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Energy Solutions

La simulation WITNESS aide EnergySolutions, une société de services nucléaires de premier plan, à démontrer les meilleures pratiques et à sécuriser des contrats de plusieurs milliards de dollars.

Contexte

EnergySolutions fournit une gamme complète de services pour le démantèlement et l'assainissement des sites et installations nucléaires, la gestion du combustible nucléaire irradié (UNF), le transport de matières nucléaires et le nettoyage environnemental des anciens sites nucléaires tels que le site de résidus de l'usine d'uranium à Moab, Utah, USA. Elle possède et exploite plusieurs installations de pointe, notamment une installation de fusion de métaux dans le Tennessee et une installation d'élimination des déchets de faible activité dans l'Utah.

Ses projets sont divers et des travaux récents ont fourni des solutions pour les installations nucléaires de deuxième génération existantes telles que l'usine de traitement avancé des déchets mixtes dans l'Idaho et l'installation de dilution d'uranium 233 à Oakridge, Tennessee, et un projet avec le site de Hanford pour gérer et fermer en toute sécurité des réservoirs souterrains de l'ère de la Seconde Guerre Mondiale et contenant des déchets nucléaires liquides de haute activité.

Relever le défi

EnergySolutions fait face à un certain nombre de défis sur le marché concurrentiel des services nucléaires. En remportant des offres pour un ensemble diversifié de contrats à grande échelle, l'entreprise doit démontrer que ses approches proposées pour le traitement des déchets nucléaires sont appropriées, ses capacités éprouvées et la fiabilité et l'exactitude sont assurées. Elle doit également prouver sans aucun doute qu'elle peut respecter des délais précis et se conformer à une législation en constante évolution et être transparent à tout moment.

En mai 2007, le département américain de l'énergie (DOE) a fourni une aide financière aux candidats retenus de l'industrie pour produire des études conceptuelles pour les installations de recyclage UNF et les réacteurs rapides avancés aux États-Unis. EnergySolutions a dirigé l'une des quatre équipes financées.

Trouver une solution

EnergySolutions a utilisé la modélisation par simulation au cours des 15 dernières années pour prédire avec précision la capacité et les performances de plusieurs installations nucléaires nouvelles et existantes. Lors de l'élaboration de ses études conceptuelles, EnergySolutions a utilisé WITNESS de Lanner pour aider à développer un concept d'installation basé sur une technologie de recyclage du combustible nucléaire mature, déployée commercialement, et des installations opérationnelles.

À l'aide de WITNESS, EnergySolutions a réalisé une étude conceptuelle pour le centre de recyclage du combustible nucléaire proposé. La conception comprenait la réception et le stockage temporaire d'UNF provenant de réacteurs à eau sous pression (PWR) et à eau bouillante (BWR). Les fonctions de cisaillement et de dissolution du combustible de tête ont été incluses, ainsi que les séparations primaires en aval, les fonctions de purification et de finition, toutes les installations de gestion des déchets en aval et le reste des usines de soutien.

La modélisation donne un aperçu inestimable du fonctionnement des processus existants ou nouveaux, en tenant compte de toutes les contraintes liées à l'exploitation quotidienne d'une installation nucléaire. En utilisant les capacités de modélisation de WITNESS, EnergySolutions a pu prédire la capacité des installations et identifier les principaux goulots d'étranglement des processus au sein des unités opérationnelles.

En modélisant l'installation, EnergySolutions a identifié que l'objectif de production de 1 500 tonnes métriques d'uranium (MTU) par an ne pouvait pas être atteint avec la conception prévue. Par conséquent, plusieurs améliorations de processus ont dû être mises en œuvre afin d'optimiser la capacité et les performances.

Le modèle de l'usine a été entièrement développé à l'aide du logiciel WITNESS. Il a été étayé par divers supports d'étude conceptuelle, notamment des descriptions de processus, des diagrammes de flux de processus, des diagrammes de manipulation mécanique et des calculs de bilan massique. Le modèle intègre également l'expérience opérationnelle clé de l'usine de retraitement de l'oxyde thermique de Sellafield (THORP) au Royaume-Uni.

Pour ce projet, EnergySolutions a également utilisé les capacités de modélisation 3D de WITNESS afin de démontrer la planification du processus dans un format facile à comprendre.

Résultats

Grâce à l'utilisation de WITNESS, EnergySolutions a pu identifier les améliorations de conception nécessaires pour atteindre l'objectif de production annuel de 1 500 MTU par an. En résumé, ces améliorations de conception incluent :

  • Doubler la capacité de la machine d'extraction de combustible, de l'élévateur de combustible et de la machine de cisaillement de sorte que 2 assemblages de BWR puissent être traités en même temps
  • Réduction de 10 % des temps de chauffe de la cuve du dissolveur
  • Permettre au pont roulant de traitement du conteneur de se substituer aux opérations du pont roulant de traitement du panier du dissolveur pendant une panne et vice versa
  • Fournir une zone de maintenance supplémentaire pour améliorer les temps de réparation de la manutention des paniers du dissolveur
  • Augmenter la fiabilité du système de contrôle du dissolveur, du moniteur de coques, de la machine de basculement, de la machine de vidange de carburant et des machines de transfert de rack

Lorsque chacune des améliorations proposées est mise en œuvre, le débit de l'installation peut être augmenté de 86 %.

Ces améliorations, ainsi que les leçons tirées des opérations précédentes à l'usine de retraitement de l'oxyde thermique (THORP) au Royaume-Uni, ont été intégrées dans la conception de l'installation pour garantir que la capacité annuelle cible de 1 500 MTU puisse être atteinte.

La modélisation WITNESS a été la clé d'EnergySolutions, donnant au client confiance dans l'étude conceptuelle car elle a permis de définir clairement la conception et les améliorations du processus, de garantir les résultats et de détailler la conception.

Joanne Berry, analyste principale chez EnergySolutions commente :

"Il n'est jamais trop tôt dans un projet pour développer des modèles de simulation et l'effort requis et le retour sur investissement ne doivent pas être sous-estimés. Le développement précoce du modèle identifie les contraintes capacitaires et sur l'opérabilité des installations à un moment où les problèmes sont facilement résolus et où l'impact sur les coûts est moindre. WITNESS aide EnergySolutions à déterminer si les délais peuvent être respectés dès le début d'un projet et où des améliorations à la conception du processus peuvent être apportées pour rendre le processus plus rapide et plus sûr."


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About

EnergySolutions est une société internationale de services nucléaires opérant dans le monde entier. Avec plus de 5 500 employés, EnergySolutions est un chef de file mondial dans le recyclage, le traitement et l'élimination sécuritaires des matières nucléaires. EnergySolutions fournit des services et des solutions intégrés à l'industrie nucléaire, au gouvernement des États-Unis, au gouvernement du Royaume-Uni, aux hôpitaux et aux installations de recherche.

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