Depuis plus de 4 ans, Bertin Technologies et Princeton Plasma Physics Laboratory développent le système U-WAVS (Upper Wide Angle Viewing System) pour le réacteur thermonucléaire expérimental international ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Zoom sur la nouvelle contribution de Bertin au plus grand projet scientifique mondial actuel.
Basé à Cadarache, en France, ITER est un projet d’envergure internationale qui engage 35 nations, dont la Chine, l’Inde, le Japon, la Russie, la Corée du Sud, les Etats-Unis, ainsi que les membres de l’Union Européenne. Par la mise en commun des ressources, ce projet a pour ambition de reproduire sur Terre l’énergie illimitée qui alimente le Soleil et les étoiles.
La contribution américaine au projet ITER repose sur notamment sur le PPPL, qui réalise de nombreux diagnostics tels que le U-WAVS. Bertin Technologies a débuté sa collaboration avec PPPL en 2016, dans le cadre de la revue de conception (Conceptual Design Review – CDR) du système U-WAVS (Upper Wide Angle Viewing System). Développé par un consortium international et porté, côté USA, par General Atomics, U-WAVS est un système de thermographie infrarouge et visible composé de 6 caméras ayant pour fonction de contrôler la température du divertor externe. Placé à la base du tore, ce dernier assure l’extraction d’une partie de la chaleur produite par les réactions de fusion, ainsi que la déviation des impuretés et autres effluents gazeux présents à la lisière du plasma. C’est donc 5 systèmes U-WAVS qui devraient être installés au sommet du Tokamak et déportés à ~150 mètres du divertor, par le biais d’un jeu de miroirs et de lentilles dédiés à la transmission du signal vers l’intérieur du Tokamak.
Bertin Technologies participe actuellement à la phase de conception préliminaire (Preliminary Design) du système U-WAVS, en poursuivant plusieurs études menées sur les caméras et les algorithmes de traitement d’images et de signal, initiées lors de la CDR. Ces études sur le traitement d’images et du signal doivent résoudre plusieurs problématiques, notamment celles de la détection de points chauds, la compensation de l’incertitude des émissivités des matériaux (bicolore), et le calcul du désalignement des caméras. Pour ce faire, Bertin s’appuie sur l’expertise du laboratoire polonais DMCS (Department of Microelectronics and Computer Science), en charge de réaliser un prototype de la chaine d’acquisition des caméras, qui ont pour vocation à être synchronisées et envoyer des données vers le centre de contrôle d’ITER.
Composée de 8 experts en traitement d’images, système, optronique, mécanique, et développement logiciel, l’équipe Bertin réalise la conception préliminaire de la chaine d’acquisition des caméras. Il s’agit de mener des études de faisabilité avancées sur la configuration et la synchronisation de l’ensemble des caméras, l’envoi des données, l’horodatage des images à envoyer et archiver, … puis le traitement des données en temps réel, via des algorithmes de pointe dédiés à la détection de points chauds, à la mesure des températures, etc. La phase de conception préliminaire du système U-WAVS devrait se clôturer à l’automne 2024, celle du design final au printemps 2026.
Ce n’est pas la première fois que Bertin Technologies conduit de telles études de faisabilité pour les diagnostics « WAVS » de la machine ITER. En 2022 déjà, Bertin menait un projet similaire pour Fusion 4 Energy (F4E), avec le système de thermographie infrarouge et visible E-WAVS (Equatorial Wide Angle Viewing System), ayant pour fonction de contoler la température du divertor externe du Tokamak. En effet, du fait de la nécessité de redondance dans le nucléaire, il est indispensable de multiplier les angles de vues et donc les chaînes optiques pour avoir une connaissance situationnelle optimale. Dans le cadre de ce contrat, Bertin a également réalisé le design de l’enceinte de confinement blindée pour la protection des moyens de mesure électroniques situés en base arrière.
La revue de conception préliminaire s’étant achevée en mars 2023, Bertin Technologies est désormais impliqué dans la phase de revue de conception finale du système E-WAVES, en attendant la revue de fabrication.
Courtesy of CEA
