Mise en place de Godzilla, un robot de 36 tonnes, dans le réacteur de fusion ITER
La réalisation d’un réacteur de fusion tel qu’ITER ne se limite pas à l’assemblage de pièces massives pesant plusieurs centaines de tonnes. Une fois la chambre à vide mise en place, un autre défi colossal, bien que moins apparent, se profile : équiper l’intérieur de près de 20 000 éléments, chacun conçu de manière spécifique et placé avec une précision millimétrique !
Pour mener à bien cette tâche, ses ingénieurs ont initié un véritable « programme dans le programme », visant à concevoir les robots, les outils et les protocoles nécessaires pour installer ces milliers de pièces dans un espace restreint, encombré et d’une grande sensibilité.
ITER va déployer « Godzilla »
L’intérieur de la chambre à vide ne se résume pas à une simple paroi métallique. Il s’agit en réalité d’une structure extrêmement complexe, constituée de plusieurs couches fonctionnelles superposées.
Cette architecture peut être comparée à un oignon d’acier, chaque niveau intégrant des équipements essentiels au fonctionnement du réacteur de fusion.
On y trouve notamment les bobines de stabilisation verticale du plasma, les systèmes destinés à contrôler les instabilités magnétiques, les modules de couverture, appelés blanket modules, ainsi que les panneaux de première paroi directement exposés au plasma à plus de cent millions de degrés.
Chacune de ces couches contient plusieurs milliers de composants. Leur installation exige un ordre d’assemblage très précis, comparable à celui d’un mécanisme géant.
L’opération est d’autant plus délicate que certaines pièces pèsent plusieurs tonnes et doivent être positionnées avec une précision millimétrique afin de garantir la performance et la sûreté du futur réacteur.
Une stratégie d’assemblage inspirée d’une « vague roulante »
Plutôt que d’avancer étape par étape de manière strictement linéaire, les équipes d’ITER ont conçu une stratégie d’assemblage plus dynamique.
Le principe repose sur ce que les ingénieurs appellent une « vague roulante ». Pendant qu’une équipe installe une couche de composants dans une section de la chambre à vide, une autre commence déjà à travailler sur la couche suivante dans une zone différente du tokamak.
Cette organisation parallèle permet de réduire les délais tout en limitant les risques d’erreur. Elle optimise également l’utilisation des robots industriels et des outils spécialisés nécessaires à ces opérations de précision.
Ce robot géant sera chargé de préparer l’assemblage
La machine impressionne par ses dimensions et ses capacités. Elle mesure environ quatre mètres de hauteur, possède un bras atteignant cinq mètres de portée et peut manipuler des charges allant jusqu’à 2,3 tonnes.
Malgré son apparence massive, Godzilla n’est pas destiné à intervenir directement à l’intérieur du tokamak pendant l’assemblage final. Il sert principalement de banc d’essai pour développer, tester et valider les outils robotisés qui seront utilisés dans les zones difficiles d’accès du réacteur.
Grâce à cette plateforme, les ingénieurs peuvent simuler les opérations complexes qui devront être réalisées dans la chambre à vide, affiner les procédures d’intervention et former les équipes chargées de manipuler les équipements robotisés dans l’environnement contraint du futur réacteur de fusion.
Son rôle consiste à servir de banc d’essai pour évaluer les technologies robotiques qui équiperont les machines chargées d’opérer dans la chambre à vide. Le défi est colossal : assembler près de 20 000 composants à l’intérieur du tokamak avec une précision millimétrique représente l’un des enjeux industriels majeurs du programme ITER. Pour y parvenir, il sera nécessaire d’orchestrer plusieurs systèmes robotiques capables d’effectuer des tâches en parallèle, dans un espace extrêmement contraint.
Ce travail repose sur une coopération industrielle à l’échelle internationale. En France, CNIM Systèmes Industriels fournit le bras télémanipulateur principal. En Inde, le groupe Larsen & Toubro Ltd. est responsable de la conception du robot d’assemblage de la couverture du tokamak, une machine colossale destinée à installer les modules internes du réacteur. L’entreprise espagnole Metromecánica, spécialisée dans la métrologie industrielle, a également développé un système automatisé permettant de mesurer avec précision les écarts dimensionnels entre les composants, technologie qui a depuis trouvé des applications dans l’industrie automobile.
Des machines encore plus gigantesques en préparation
Les robots qui interviendront réellement dans ITER seront bien plus imposants.
Par exemple, le futur robot d’assemblage de la couverture pèsera 36 tonnes, soit trois fois le poids de la plateforme de test actuelle.
Il est actuellement conçu par l’industriel indien Larsen & Toubro, tandis qu’un manipulateur mobile, développé initialement par CNIM, sera modernisé pour participer aux opérations.
Plusieurs machines travailleront en simultané :
- deux robots d’assemblage de couverture
- un manipulateur mobile
- un manipulateur de secours
Des opérateurs humains toujours indispensables
Malgré cette avancée robotique, l’humain demeure au centre du dispositif.
Les techniciens opéreront depuis des plateformes mobiles à compensation de gravité, conçues pour faciliter la manipulation des composants lourds et réaliser certaines tâches manuelles.
Ces plateformes permettront aux opérateurs d’intervenir dans les zones les plus complexes de la chambre à vide tout en conservant une grande précision de mouvement.
Des répliques géantes pour s’entraîner
Afin de préparer ces opérations d’une complexité exceptionnelle, les équipes d’ITER construisent également des maquettes à taille réelle de certaines parties de la chambre à vide.
Deux grandes structures métalliques, chacune reproduisant environ un tiers de l’environnement interne du tokamak, serviront de plateformes d’entraînement pour les équipes techniques et les systèmes robotisés.
L’une de ces installations sera aménagée dans l’ancien atelier utilisé pour l’assemblage du cryostat, tandis que la seconde prendra place dans un bâtiment actuellement en construction sur le site d’ITER.
Ces répliques permettront aux opérateurs de se familiariser avec les robots et les outils spécialisés, mais aussi de répéter les procédures d’assemblage dans des conditions aussi proches que possible de celles rencontrées dans le réacteur réel.
Deux années d’assemblage quasi continu
Une fois l’ensemble des systèmes validés, la phase d’installation des équipements à l’intérieur de la chambre à vide devrait se dérouler à un rythme proche de celui d’une chaîne industrielle.
Selon le calendrier actuellement envisagé, les opérations pourraient se poursuivre presque en continu : les équipes travailleront jour et nuit, six jours sur sept, pendant une période estimée à environ deux ans.
Cette étape constituera l’une des phases les plus spectaculaires du chantier ITER. Robots industriels, instruments de précision et équipes d’ingénieurs devront agir de manière parfaitement coordonnée pour assembler plusieurs dizaines de milliers de composants au cœur du tokamak.
À terme, cette immense cavité métallique sera transformée en un réacteur expérimental capable de produire un plasma de fusion délivrant jusqu’à 500 MW de puissance thermique, objectif scientifique majeur du programme ITER.
C’est à ce moment que la vaste orchestration technologique conçue depuis des années prendra véritablement vie.
Les dernières avancées sur ITER : le chantier entre dans sa phase la plus délicate
Le chantier d’ITER a connu ces derniers mois plusieurs avancées significatives, témoignant du fait que le projet entre progressivement dans sa phase d’assemblage véritable du réacteur. La chambre à vide prend désormais forme dans le puits du tokamak, tandis que les énormes bobines magnétiques et les structures de support continuent d’être mises en place autour de la machine.
L’installation récente du quatrième module de secteur (avec une tolérance mécanique réduite à 0,4 millimètre seulement lors du levage) illustre le niveau de précision atteint. Si le calendrier a été ajusté ces dernières années, ces opérations marquent un tournant : pour la première fois, les différentes briques technologiques du tokamak commencent à converger physiquement…
