En bref : la compagnie canadienne Bruce Power fabrique désormais son blindage contre les rayonnements sur mesure. Elle numérise la zone à protéger, conçoit la pièce dans Geomagic Design X, puis l’imprime en 3D avec un filament chargé en tungstène. Un bouclier est conçu, fabriqué et installé en moins de 48 heures.
Sommaire
- Bruce Power, un acteur majeur du nucléaire au Canada
- Un procédé simple pour un blindage contre les rayonnements sur mesure
- Du point chaud au bouclier : la méthode étape par étape
- Les limites des solutions de blindage traditionnelles
- Un blindage contre les rayonnements en moins de 48 heures
- Une innovation récompensée par l’industrie nucléaire
- Votre projet de pièces techniques sur mesure
Bruce Power, un acteur majeur du nucléaire au Canada
Les centrales nucléaires peuvent devenir une source majeure d’énergie bas carbone. Toutefois, leur succès dépend largement de la gestion des niveaux de rayonnement.
Consciente de cet enjeu, la compagnie d’électricité canadienne Bruce Power, propriétaire d’une centrale située sur le lac Huron, près de Tiverton (Ontario), a lancé un projet novateur. Elle utilise la numérisation 3D et l’impression 3D avec des filaments chargés en tungstène pour fabriquer des composants de blindage sur mesure. Moins d’un an après le lancement, l’initiative a été récompensée et a attiré l’attention de toute la profession.
Douglas Neil, technicien en radioprotection chez Bruce Power depuis près de 18 ans, est l’un des principaux artisans de ce projet. Depuis un an, il se consacre à la conception et à l’impression de ces protections.
Un procédé simple pour un blindage contre les rayonnements sur mesure
Le processus est simple. D’abord, l’équipe mesure la zone à protéger avec un scanner 3D ou un pied à coulisse numérique. Ensuite, elle conçoit le composant dans Geomagic Design X. Enfin, elle l’imprime avec un filament chargé en tungstène.
Ainsi, toute la production se fait dans un simple bureau de Bruce Power, sans atelier spécialisé, sans ingénieur en fabrication additive ni machines coûteuses. L’équipe utilise un scanner 3D, un logiciel de rétro-ingénierie et deux imprimantes 3D accessibles.
« Le processus a été mis au point par deux collègues passionnés d’impression 3D. Ils ont trouvé un fournisseur de filament avec de la poudre de tungstène, un matériau couramment utilisé pour le blindage radiologique. Il est plus intéressant que le plomb car il n’est pas toxique. Nous l’utilisons pour protéger les tuyaux, les vannes et d’autres composants, en concentrant le blindage là où il est vraiment nécessaire », explique Douglas Neil.
Du point chaud au bouclier : la méthode étape par étape
1. Évaluer le point chaud
Cette approche permet de réagir rapidement. Lorsqu’un nouveau point chaud est détecté, Douglas Neil mesure le rayonnement et identifie les obstacles. Ensuite, des photos permettent de repérer les supports, cadres et murs. Le technicien vérifie aussi que l’élément peut supporter le poids de la protection. Sur cette base, il décide si un blindage sur mesure est nécessaire.
2. Numériser et concevoir
Si le projet est validé, il mesure la zone au pied à coulisse ou au scanner 3D. Puis il importe les données dans Geomagic Design X, où il conçoit le bouclier autour du composant. Concrètement, il définit les zones, aligne les plans de référence et prévoit un découpage en plusieurs pièces pour faciliter l’assemblage sur place.
Geomagic Design X ressemble à SolidWorks, ce qui lui a permis de le prendre en main rapidement. Par ailleurs, il apprécie notamment la logique des menus, organisés de gauche à droite dans l’ordre de travail.
3. Prototyper puis imprimer
Une fois la conception terminée, il exporte le modèle au format STL. Il imprime d’abord un prototype dans un matériau moins coûteux, comme le PLA ou le PETG, pour vérifier l’ajustement. Après validation, il imprime la pièce finale en PLA chargé en tungstène.
4. Suivre dans le temps
Un suivi est réalisé à 30, 60 et 90 jours, puis un an après l’installation, pour détecter toute dégradation. En effet, il s’agit d’une nouvelle application de ce matériau. Il est donc essentiel de surveiller ses effets à long terme.
Les limites des solutions de blindage traditionnelles
Avant l’impression 3D, Bruce Power utilisait surtout deux méthodes. La principale reposait sur des couvertures doublées de laine de plomb : 30 à 40 cm de large, 60 à 70 cm de long et 15 à 20 kg. Or, elles étaient peu pratiques et difficiles à manipuler. De plus, une grande partie du matériau couvrait des zones non irradiées. Enfin, leur poids posait problème quand une zone en demandait plusieurs.
La seconde méthode utilisait du silicone comme support, sur un principe proche du tungstène imprimé. Cependant, elle nécessitait un fournisseur externe.
Un blindage contre les rayonnements en moins de 48 heures
La rapidité est l’un des grands avantages de l’approche 3D. « Nous pouvons concevoir, fabriquer et installer un bouclier en moins de 48 heures », indique Douglas Neil.
L’équipe a même créé un bouclier sur mesure pour une caméra en moins de 24 heures. Habituellement, à cause des radiations, sa durée de vie était de cinq à six mois. Or, sept mois après l’installation du bouclier, la caméra fonctionne toujours parfaitement.
Une innovation récompensée par l’industrie nucléaire
Cette innovation a valu à Bruce Power le Top Innovative Practice Award du Nuclear Energy Institute. De plus, l’entreprise a présenté sa méthode à des centrales aux États-Unis et au Canada, dont certaines l’ont déjà adoptée.
En interne, l’amélioration continue. Douglas Neil perfectionne le design des boucliers pour optimiser la matière et les supports d’impression. Il prévoit aussi de scanner davantage de zones pour anticiper les points chauds. En attendant, un processus réactif permet de traiter les urgences rapidement.
Votre projet de pièces techniques sur mesure
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Source : Geomagic