Utilisation de la planification immersive 4D pour construire le projet de fusion nucléaire ITER
Article par Greg Demchak, directeur du Laboratoire d’innovation numérique (iLab) publié le 23 mai 2022. Traduit librement par beCAD. L’article original peut être consulté ici.
Pourquoi l'expérience humaine du projet ITER est importante dans le monde de la conception d'infrastructures et de la planification de la construction
Au IIIe siècle, le mathématicien et physicien grec Archimède découvrit que le volume d’eau qu’il déplaçait dans la baignoire devait être égal au volume de son corps immergé. Il s’agissait d’une véritable avancée dans la compréhension scientifique de l’époque. Je pourrais maintenant expliquer les principes qui découlent de cette découverte, mais je suis plus intéressé par ce qu’il a ressenti à ce moment-là. Les livres d’histoire nous donnent un indice : il a crié « Eurêka » et a couru nu dans les rues de Syracuse pour exprimer sa joie.
Imaginez maintenant que la technologie actuelle puisse créer une source d’énergie sûre, durable et sans carbone pour répondre à l’ensemble des besoins électriques de la planète. C’est sur le point de mériter un cri et de se précipiter dehors.
Les statistiques et les spécifications montrent l’ampleur et la complexité extraordinaires du projet de fusion nucléaire ITER, et j’espère mettre un peu en lumière la façon dont l’expérience humaine façonnera sa construction.
ITER pour les lecteurs non techniques
Le projet ITER, basé en France, implique quelque 35 pays collaborant pour construire une grande installation de production d’électricité par fusion nucléaire (en utilisant le même principe qui alimente notre soleil et nos étoiles). La recette est simple.
Tout d’abord, construisez le plus grand dispositif de fusion magnétique au monde, un tokamak, pesant l’équivalent de 100 x 747 avions, et refroidissez ses aimants à -270°C (proche du zéro absolu). Deuxièmement, chauffez l’intérieur de la cuve du réacteur à 130 000 000 °C (10 fois plus chaud que le cœur du soleil) pour créer un plasma dense pouvant héberger une réaction de fusion nucléaire. Parce qu’il fait trop chaud pour rencontrer quoi que ce soit de solide, tout cela se passe dans les airs, suspendu par un champ magnétique à l’intérieur d’une chambre à vide. Les particules subatomiques tourbillonnent en créant une chaleur importante, puis nous ajoutons simplement de l’eau pour produire de la vapeur qui fait tourner certaines turbines pour produire de l’électricité. Eurêka.
Alors que la construction du réacteur en est maintenant à sa septième année, nous savons que suivre la recette est un peu plus complexe, en utilisant une planification de construction qui peut être décrite à juste titre comme le « niveau suivant ».
Planification et visualisation de construction de niveau supérieur : immersion 4D
L’iLab de Bentley Systems est un laboratoire d’innovation qui découvre des innovations de grande valeur pour les infrastructures, qui entrent finalement en production et sont utilisées par le grand public. Le développement de la planification de construction immersive 4D, en collaboration avec Brigantium Engineering, spécialiste de la planification et de l’ingénierie 4D, est un exemple parfait de fourniture d’innovations de haute technologie et de grande valeur pour ITER.
Il ajoute la 4ème dimension du temps en combinant les plannings avec des modèles 3D à l’aide de SYNCHRO 4D. Ces informations sont ensuite accessibles via les API iTwin Platform et rendues dans NVIDIA Omniverse, Unreal Engine et Azure Remote Rendering. L’utilisation d’Unreal Engine permet au rendu d’être diffusé sur des appareils tels que l’Oculus Quest 2, Microsoft HoloLens2 ou tout autre visiocasque compatible tel que Varjo, Pico ou HTC Vive. Cela permet une visite virtuelle du projet avec votre choix de navigateur Web, de poste de travail, de tablette ou de casques VR/AR/MR. Et, à n’importe quel endroit de votre planification immersive 4D, vous pouvez faire une pause et parcourir le calendrier du projet pour voir quand les composants clés seront installés.
Mais que ressent-on en immersion 4D ? C’est extraordinaire. Vivre virtuellement un tel projet lunaire, à l’échelle 1: 1, et le parcourir d’une manière qui est une seconde nature est tout simplement autre chose.
Je me suis senti immergé dans toute la machine, donnant une réelle idée de la façon dont ces composants s’assemblent. Les détails et le réalisme sont tels que je pourrais me concentrer uniquement sur le filetage d’un seul boulon si je le souhaitais. ITER comportant plus de 10 millions de pièces séparées, assemblées selon des tolérances généralement de l’ordre du millimètre, je pourrais passer beaucoup de temps à examiner les détails. D’ailleurs, les tolérances de certains composants sont si faibles qu’elles nécessitent une métrologie optique – mais c’est une autre histoire. Je suis sûr que j’avais le sourire aux lèvres pendant toute la tournée, mais j’ai dû attendre un peu plus longtemps pour mon propre moment Eureka.
La valeur de la planification immersive 4D pour la conception des infrastructures et la réduction des risques
Un aspect essentiel du processus de construction d’ITER est le pré-assemblage de nombreux composants complexes et de grande taille provenant de nombreux endroits du monde. Avec la planification de la construction en 4D, les répétitions numériques permettent de tester le processus d’assemblage, d’affiner et de perfectionner la conception si nécessaire – bien avant qu’un objet pesant 1 500 tonnes ne pèse sur la salle des machines.
Les répétitions numériques permettent de tester le processus d’assemblage, d’affiner et de perfectionner la conception si nécessaire – bien avant qu’un objet pesant 1 500 tonnes ne pèse sur la salle des machines.
Les projets complexes comme ITER nécessitent inévitablement des changements dans le plan de construction ou des améliorations qui impliquent de nombreuses disciplines techniques et scientifiques. Avec une main-d’œuvre qui se compte par milliers, la planification 4D du projet aligne tout le monde sur un objectif ou un défi commun, l’environnement numérique étant constamment mis à jour pour identifier les conflits potentiels et les remaniements qui ne sont pas évidents dans la planification traditionnelle.
En effet, il n’est tout simplement pas possible d’identifier les conflits de trajectoires de grues à l’aide d’un diagramme de Gantt ou de visualiser la densité des travaux sur le chantier. Ici, SYNCHRO 4D apporte une valeur ajoutée majeure pour prototyper l’approche sur un support numérique expérimentable à échelle réelle.
Il offre une confiance extraordinaire à toutes les personnes impliquées, en créant une simulation visuelle du plan à l’avance – plutôt que d’espérer simplement que le plan fonctionnera.
Travailler sur des choses qui comptent
Je pense qu’ITER va changer la donne à l’échelle mondiale. L’énergie de fusion a le potentiel de modifier fondamentalement la façon dont nous alimentons la planète, et elle pourrait le faire d’une manière qui transcende les frontières géopolitiques.
La plupart d’entre nous veulent travailler sur quelque chose qui fait vraiment la différence et ce travail qui contribue à prouver la viabilité de la fusion nucléaire en tant que source d’énergie sûre, durable et sans carbone pour répondre à l’ensemble des besoins électriques de la Terre, coche certainement cette case.
Comparer les mondes numérique et réel
Lors d’une récente visite du projet ITER en France, j’ai parcouru pour la première fois l’installation elle-même. Au milieu de cette salle des machines de la taille d’une cathédrale, j’ai été frappé par le sentiment de familiarité de tout cela. J’étais déjà passé par ici plusieurs fois auparavant, dans le monde virtuel. C’était exactement comme je m’y attendais.
J’ai ressenti de la joie et de la confiance en sachant que nos efforts pour connecter de nombreuses technologies numériques à mon expérience humaine avaient rendu cela réel pour moi bien avant même que je n’entre sur place. Eurêka !
