Le besoin
Afin d'accompagner les activités de recherche sur la fusion nucléaire dans le cadre du projet ITER, il s'est avéré nécessaire d'améliorer le réacteur à fusion (Tokamak) japonais JT60. Capsim a participé à la conception du projet en modélisant toute l'infrastructure d'alimentation électrique et en simulant les appels de courants nécessaires à un tir de plasma.
L’objectif était alors d’évaluer les impacts en termes de puissance active, puissance réactive, fréquence et tension sur le réseau, mais aussi de vérifier le bon dimensionnement des équipements constituant le système.
La réalisation
Capsim a alors procédé à la modélisation sous le logiciel PSIM de l’ensemble du réseau d’alimentation. En effet, sa singularité rendait impossible sa représentation sous un logiciel de calcul statique de réseau (ETAP, PSAF, EDSA…) :
- La puissance électrique consommée, qu'elle soit active ou réactive, varie de manière très dynamique au cours du temps : on parle de scénario de tir de plasma
- Les charges sont en fait des bobines d’induction de plusieurs Henry, alimentées en tension continue, dont les inductances sont couplées entre-elles
- Le réseau AC alimentant les charges est généré par deux alternateurs dont le rotor est entrainé en rotation par de gigantesques volants d’inertie. L’appel de puissance des charges, freinant la rotation de ces volants, entraine une variation de fréquence du réseau
Le bilan
Le modèle réalisé par Capsim a permis de vérifier le bon dimensionnement des différents organes de conversion d’énergie (convertisseurs AC/DC, transformateurs, alternateurs) mais aussi de concevoir un système de séquençage et de relayage complexe des convertisseurs alimentant les bobines. Ce système permet donc de maintenir la tension et la fréquence du réseau dans des plages acceptables.
Modèle du réseau d'alimentation du Tokamak JT60 (extrait du schéma PSIM)
