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Construction d’un jumeau numérique d’un procédé de vitrification en vue de son pilotage

ABG-105586 Thesis topic
2022-05-13 Cifre
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IMT mines Alès
Ales - Occitanie - France
Construction d’un jumeau numérique d’un procédé de vitrification en vue de son pilotage
  • Engineering sciences
  • Digital
Jumeau Numérique, modélisation, identification ,interopérabilité, méthodologie, Ingénierie Système, Système Complexe

Topic description

Les procédés actuellement développés sont des systèmes complexes qui mettent en jeu trois composantes technologiques essentielles : le four, le calcinateur et le traitement des gaz. Le procédé cible est un procédé existant actuellement sur le site de Marcoule, échelle 1. Des modélisations du comportement physico-chimique ont été validées sur l’un des sous-systèmes, le four, où l’on dispose d’une modélisation Magnéto-Thermo-Hydraulique (MHT). Pour les autres composantes, ou sous-systèmes, il n’y a à ce jour pas de modélisation existante. En revanche, de nombreuses données issues des essais terrain sont disponibles. Des instrumentations particulières et des essais sont de même à envisager pour compléter les jeux de données nécessaires.

Pour concevoir un JN du procédé cible, il s’agira d’adopter une approche de modélisation combinant approche systémique et approches de traitements de données pour identifier les modèles manquants. Les recherches s’articuleront autour de 3 axes :
• Développement d’une méthodologie pour arriver à modéliser ce procédé autrement que par parties, avec une vision système globale et holistique, réaliste et aussi fidèle que possible pour répondre aux besoins de pilotage. La thèse visera à proposer de nouvelles modélisations en s’intéressant entre autres à la description des entrées/sorties, des fonctions et de l’architecture, aux langages de modélisation et à la sémantique opérationnelle devant être spécifiée pour permettre de rendre exécutables ces modèles. La méthodologie s’intéressera aussi à représenter d’autres procédés existants pour pouvoir être la plus générique possible.
• Fédération des modèles visant à combiner entre eux et à faire communiquer, donc à rendre interopérables tous les modèles alors disponibles et intégrer des remontées de données terrain pour construire une représentation numérique globale et jugée suffisamment fiable et crédible. Il s’agira alors de proposer une approche de fédération de modèles et de remontée des données terrain pour aller vers la génération du JN souhaité et des métriques pour juger de la crédibilité et de l’acceptabilité de la fédération de modèles obtenue.
• Développement d’interfaces utilisateur pour rendre utilisable ce JN par les utilisateurs finaux du procédé. Les travaux s’intéresseront à définir une approche de mise en oeuvre et d’exécution du JN.
Les challenges de cette thèse sont donc d’arriver à modéliser, fédérer, simuler et instrumenter un procédé complexe avec une vision à fois système et données pour atteindre un niveau de réalisme par rapport au procédé qui soit suffisant au regard des objectifs que se fixent les pilotes du « Procédé fil rouge », et plus généralement de tout procédé a terme.

Starting date

2022-10-01

Funding category

Cifre

Funding further details

CDD est de 36 mois avec une rémunération brute annuelle selon les conventions CEA.

Presentation of host institution and host laboratory

IMT mines Alès

La thèse se déroulera au CEA, centre de Marcoule (BP17171 30207 BAGNOLS/CEZE), avec des périodes sur le site Louis Leprince-Ringuet, (7 rue Jules Renard, 30100 Alès) de l’IMT mines Alès encadré par des E/C du thème ISCR (Ingénierie de Systèmes Complexes pour les activités à Risques) du Laboratoire des Sciences des Risques (LSR) de l’IMT Mines Alès.
L’Ecole Doctorale de rattachement est l’ED I2S de l’Université Montpellier (ED n°166).

Le Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) est un établissement public qui joue un rôle majeur dans la recherche, le développement et l'innovation. Au sein du CEA, la direction des énergies (DES) du CEA apporte aux pouvoirs publics et aux industriels les éléments d’expertise et d’innovation pour la mise en oeuvre d’un système énergétique bas carbone. La Direction des énergies s’intéresse à tous les modes de production d’énergie bas carbone (énergie nucléaire, énergies renouvelables), à leurs interactions au sein du réseau (stockage, pilotage, conversion), à la problématique des ressources dans une logique de cycle fermé des matières, tout en prenant en compte les dimensions technico-économiques, sociétales et politiques. A Marcoule, des équipes du CEA ont développé depuis plus de 40 ans une forte compétence dans le domaine de la vitrification de déchets radioactifs. Les procédés mis en oeuvre dans les ateliers de vitrification de la Hague intègrent chaque fois les nouvelles technologies développées par ces équipes.


Le thème ISCR du Laboratoire des Sciences des Risques (LSR) travaille sur le développement des aspects conceptuels, méthodologiques et techniques pour soutenir des activités d’ingénierie d’un système complexe qui visent à produire et réaliser un artefact jugé satisfaisant pour répondre à l’ensemble des besoins, contraintes et usages des parties prenantes impliquées ou concernées par ces activités d’ingénierie. L’objectif est de leur permettre de comprendre, exprimer des besoins, modéliser, comparer des solutions et progresser en confiance (V&V et évaluation). Les publications des E/C impliqués dans l’encadrement des travaux de thèse et les thèses soutenues sont accessibles sur https://hal.mines-ales.fr/.
 

PhD title

Doctorat en sciences pour l'ingénieur

Country where you obtained your PhD

France

Graduate school

Information, structures et systèmes (i2s)

Candidate's profile

Le(la) candidat(e) doit être titulaire d’un diplôme de Master 2 ou d’Ingénieur, mettant en avant notamment des compétences dans le domaine du Génie Système, du Génie Industriel ou du Génie Logiciel.
Plus particulièrement, des connaissances et des expériences dans les domaines suivants seront particulièrement appréciées :
• Modélisation de systèmes complexes, modélisation multiphysique ; identification ;
• Vérification et Validation de modèles ;
• Analyse et traitement de données ;
• Techniques de fédération, de transformation et d’alignement de modèles, interopérabilité ;
• Développements informatiques et IHM pour outiller et développer le JN de la PoC.
Le(la) candidat(e) doit faire preuve de qualités d’organisation, de rigueur et doit être force de proposition et d’implication dans divers développements à prévoir dans le cadre de la POC. Par ailleurs, le sujet étant appelé à être pluridisciplinaire, une grande curiosité intellectuelle et des capacités relationnelles et d’adaptation à un secteur complexe sont également exigées.

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