21 mètres de longueur, sept articulations, 18 degrés de liberté. Telle est l’architecture colossale conçue par les ingénieurs de Veolia Nuclear Solutions pour permettre à Boom, le dernier-né de leurs robots, de plonger au cœur du réacteur numéro 2 de la centrale de Fukushima Daiichi, au Japon, pour le cartographier.
« C’est l’endroit le plus pourri sur Terre : il y règne une chaleur d’enfer, l’hygrométrie est démentielle et ça bombarde de tous les côtés », décrit Dominique Richit, le directeur général de Veolia Nuclear Solutions, allié pour l’occasion à Mitsubishi Heavy Industry. Des conditions éprouvantes, même pour des ouvriers faits de métal et de câbles électriques, qui ne survivent pas toujours au voyage. En février 2017, le petit robot de Toshiba dédié à l’exploration, Scorpion, ne parvenait qu’à envoyer quelques images avant de rendre l’âme. Depuis, d’autres robots ont fait mieux, mais résister dans les décombres de la catastrophe reste un challenge.
Non organiques et pilotables à distance, les robots sont idéaux pour intervenir dans les lieux hostiles. Mais tous ne peuvent pas y prétendre. Ils restent sensibles aux rayons ionisants, qui détruisent leurs composants électroniques. Si « le Japon est l’un des pays de la robotique industrielle, il l’est moins pour la robotique nucléaire », glisse Yann Perrot, qui dirige le service robotique interactive du CEA-List. Manière de rappeler l’expérience majeure accumulée par la France depuis les années 1950 et le développement pionner de solutions de télémanipulation, alors mécaniques, pour répondre aux enjeux de l’industrie nucléaire. Ces systèmes, qui “prolongent le bras d’un opérateur au sein d’une cellule blindée inaccessible pour y intervenir”, décrit le scientifique, sont ensuite passés du tout mécanique au contrôle assisté par ordinateur. Multipliant encore les points faibles.
Résister à 1 million de grays
Première astuce : déporter l’électronique loin de la zone d’action. Boom, par exemple, est tapi dans un caisson de protection, d’où il serpente pour gagner le cœur du réacteur. Chez le spécialiste français du nucléaire Orano (ex-Areva), l’outil flexible Anemone s’enroule autour des pièces à prélever « sans aucune électronique », décrit le directeur technique et innovation de la division démantèlement et services du groupe, Thierry Varet. Autre méthode, complémentaire : « durcir » les robots pour les rendre résistants, « soit en protégeant les composants électroniques dans des ballons en plomb, ce qui est efficace mais volumineux et lourd, soit via des composants spéciaux qui tiennent aux rayonnements », détaille Yann Perrot. Preuve de l’efficacité de ces méthodes, le bras TeΩ600 d’Orano Temis, développé à partir d’un robot Staübli, résiste à une dose cumulée de 1 million de grays, là où quelques grays se révèlent fatals pour l’homme.
Mais résister ne suffit pas toujours. Moins robuste que d’autres, le bras Maestro, développé par le CEA et commercialisé par Cybernetix, fait valoir ses technologies hydrauliques. Celles-ci lui confèrent une puissance et une compacité indispensables pour certaines opérations, comme la découpe des dissolveurs de la centrale de retraitement UP1 de Marcoule (CEA), dans le Gard, en opérant à distance une torche laser. Tous les roboticiens du secteur travaillent enfin sur les logiciels et les systèmes de contrôle pour apporter davantage de dextérité aux opérateurs, simplifier le pilotage, voire automatiser certaines tâches.
Un marché en pleine croissance
Historiquement, la robotique sert à protéger l’opérateur de l’irradiation. Mais avec les progrès du secteur et les besoins, nous étendons son usage pour cibler d’autres risques.
— Thierry Varet, directeur technique et innovation de la division démantèlement et services d'Orano
Pourquoi cette effervescence ? Le vieillissement des installations et les accidents motivent les acteurs français de l’atome à multiplier les robots dédiés. Le CEA met en avant Maestro, Orano vante le droïde Riana et le drone repliable Dorica, quand Framatome pousse Chali et Eloïse, deux robots de découpe destinés aux réacteurs au sodium. Veolia a fait le choix d’une expertise étrangère, en rachetant en 2016 l’entreprise américaine Kurion, elle-même propriétaire de la pépite britannique Oxford Technologies Ltd, sur le site de laquelle Boom est développé (et bénéficie des recherches des scientifiques britanniques pour la manipulation en contexte nucléaire). Fin 2019, Veolia a également créé Graphitec, une coentreprise avec EDF dédiée au démantèlement des réacteurs graphite. De quoi viser un marché du démantèlement et de l’assainissement en pleine croissance.
« Les robots sont indispensables pour le démantèlement des environnements de haute-activité, tels que les laboratoires ou installations de retraitement du combustible. Liste Eric Cantrel, spécialiste du sujet au CEA. Dans le cas des réacteurs de puissance, même une fois à l’arrêt et le combustible évacué, la téléopération reste nécessaire, par exemple pour démanteler la cuve et ses internes ». Mais même au-delà de ces cas précis, les robots gagnent du terrain. Avec 36 installations en cours de démantèlement, toutes spécifiques, et un budget de 740 millions d’euros par an, le CEA voit désormais dans les machines un moyen « d’automatiser les cartographies radiologiques des installations, d'assister dans les opérations de déconstruction lourdes » et surtout de « réduire encore les risques d’exposition du personnel » explique le chercheur. « Historiquement, la robotique sert à protéger l’opérateur de l’irradiation. Mais avec les progrès du secteur et les besoins, nous étendons son usage pour cibler d’autres risques ou augmenter la productivité pour limiter les coûts de démantèlement », pointe Thierry Varet.
Assainir les lieux, démonter et découper les pièces, évacuer les déchets... Toutes ces opérations bénéficient d’assistants robotisés. Pour trier automatiquement les déchets contenus dans les silos de l’usine de La Hague (Manche), Orano s’est récemment inspiré d’un système de dévracage issu de l’agroalimentaire, combinant robots, reconnaissance de forme laser et intelligence artificielle. Au CEA, l’unité de démantèlement cherche à automatiser la cartographie radiologique en 3D des installations. Un travail qui, à l’instar de la pépite du contrôle par retour de force Haption, née de la téléopération des centrales puis diversifiée dans la réalité virtuelle, pourrait servir au-delà du nucléaire.
