Productivité, adaptabilité et souveraineté des installations de fabrication du combustible : quel rôle peut jouer l’ingénierie ?

En produisant localement du HALEU, le Royaume-Uni gagne en autonomie sur un type de combustible auparavant très dépendant de fournisseurs externes. Le pays s’assure ainsi que ses futurs projets nucléaires (SMR, AMR, etc.) pourront disposer d’un combustible adapté sans dépendre entièrement d’un marché mondial restreint. Cette production s’inscrit dans la “Civil Nuclear Roadmap to 2050” du Royaume-Uni.

complète Samir Khadr, Directeur Démantèlement, Déchets et Combustibles pour Assystem au Royaume-Uni.

Anticiper des besoins liés aux combustibles pour la fusion nucléaire

A plus long terme, le développement des réacteurs de fusion ouvre des perspectives industrielles nouvelles, notamment en matière de fabrication et de gestion des combustibles spécifiques tels que le tritium. Bien que ces filières en soient encore à des stades de maturité variables, elles nécessitent dès aujourd’hui une anticipation des infrastructures, des procédés et des cadres réglementaires associés. La conception d’installations dédiées à la fabrication de combustible pour la fusion devra intégrer dès l’amont des exigences élevées en matière de sûreté, de confinement, de traçabilité et de gestion des flux de matières, tout en s’inscrivant elles aussi dans des logiques industrielles évolutives et modulaires.

Être à la hauteur des ambitions des grands projets industriels : zoom sur les programmes français et britannique

Pour être au rendez-vous, les industriels devront ainsi pouvoir compter sur des ingénieries expertes pour les aider à structurer, dimensionner et fiabiliser les infrastructures qui assureront la pérennité du cycle du combustible. Simulation
multi-physique, traçabilité numérique, réalité virtuelle et robotisation deviennent ainsi des leviers essentiels pour renforcer la sécurité, améliorer le contrôle qualité et optimiser la montée en cadence.

En France, ce changement de paradigme se matérialise notamment à travers le programme « Aval du Futur » porté par le groupe Orano, un projet industriel d’envergure représentant plusieurs dizaines de milliards d’euros. En complément des efforts engagés pour prolonger la durée de vie des installations de la Hague et de Melox, ce programme vise à concevoir et à déployer les capacités industrielles nécessaires pour permettre à la France d’assurer le recyclage du combustible nucléaire jusqu’à la fin du siècle, en cohérence avec les orientations stratégiques définies par l’État. Il s’inscrit pleinement dans une logique d’économie circulaire, destinée à sécuriser l’accès à la matière première, optimiser la valorisation du combustible usé, réduire le volume et la toxicité des déchets et renforcer durablement la souveraineté énergétique nationale.

Le Royaume-Uni, où l'industrie nucléaire accélère la transformation de son cycle du combustible en étroite collaboration avec le gouvernement constitue un autre parfait exemple de cette dynamique. Celle-ci s’appuie notamment sur les travaux du National Nuclear Laboratory (NNL), en liens étroits avec des industriels de premier plan engagés dans des programmes structurants sur les combustibles, tels que Urenco, Westinghouse et Framatome. Dans ce contexte, Urenco a lancé la construction d’une usine de fabrication de combustibles avancés, pour un investissement d’un montant de 196 millions de livres sterling à Capenhurst, cofinancée par le gouvernement britannique. Cette installation doit permettre la production d’environ 10 tonnes de combustible HALEU par an à partir de 2030. Enfin, l’Advanced Fuel Cycle Programme (AFCP) a également fortement contribué au développement des capacités du Royaume-Uni en matière de combustibles nucléaires.

Toutes ces initiatives créent de nouvelles opportunités de coopération et d'innovation entre les exploitants et les sociétés d'ingénierie, comme le montrent les projets auxquels Assystem contribue en France et au Royaume-Uni :

Nous apportons un soutien multidisciplinaire à divers projets, pour des clients qui conçoivent de nouvelles usines de fabrication, renforcent des installations d'enrichissement existantes. Cette modernisation est essentielle pour faire face à la diversité croissante des combustibles et à l'évolution des exigences de sécurité qui y est associée.

explique Samir Khadr.

En France, Assystem collabore déjà avec Orano sur l'extension de l'unité d'enrichissement Georges-Besse II au Tricastin, en soutien à leurs programmes visant à prolonger la durée de vie des usines de la Hague et Melox, et participe également à plusieurs projets menés par Framatome (Romans-sur-Isère, Jarrie, Ugine).

ajoute Olivier Vincent, en charge du compte Orano et directeur du programme AMR.

Design-to-cost, modularité et digital : 3 leviers clés de l’ingénierie pour des installations de combustible flexibles et performantes

La transformation en profondeur du cycle du combustible nucléaire intervient dans un contexte de fortes évolutions industrielles, technologiques et géopolitiques. Prolongation de la durée de vie des installations existantes, émergence de nouveaux combustibles, exigences accrues en matière de sûreté, de performance et de souveraineté industrielle : ces dynamiques imposent de repenser à la fois la manière d’investir dans les usines actuelles et dans la façon de concevoir les installations de demain. L’ingénierie joue à ce titre un rôle clé, en apportant des méthodes, des outils et une vision systémique permettant de sécuriser les décisions, de maîtriser les coûts et de garantir l’adaptabilité des infrastructures sur des horizons de temps très longs.

1. Moderniser les installations existantes : investir juste, durablement et de manière maîtrisée

La modernisation des installations existantes de fabrication de combustibles ne peut être abordée comme une simple remise à niveau technique. Elle doit s’inscrire dans une logique d’investissement ciblé et raisonné, fondée sur une compréhension fine et systémique du fonctionnement réel des usines. Conçues à l’origine pour des durées d’exploitation limitées, ces installations sont désormais appelées à fonctionner plusieurs décennies supplémentaires, ce qui rend déterminant le choix du bon niveau d’investissement.

L’enjeu consiste à concentrer les efforts sur les fonctions et les actifs réellement critiques pour la sûreté, la continuité d’exploitation et la performance industrielle, afin d’éviter à la fois les risques liés au sous-investissement — générateurs de fragilités et d’arrêts non maîtrisés — et ceux du surinvestissement, coûteux et peu justifiés au regard des bénéfices opérationnels. En s’appuyant sur l’analyse des chaînes fonctionnelles, des interfaces entre systèmes, des mécanismes de vieillissement et des risques d’obsolescence, cette approche permet de hiérarchiser les besoins, d’arbitrer entre fiabilisation, retrofit ou modernisation plus profonde, et d’inscrire les décisions dans une trajectoire cohérente à long terme.

Notre rôle est d’apporter une vision transverse et outillée de l’état des installations, afin d’aider les exploitants à engager les bons investissements, au bon niveau, en démontrant leur justification technique, réglementaire et industrielle, et en sécurisant durablement la pérennité, la performance et la résilience des usines sur l’ensemble de leur cycle de vie.

précise Olivier Vincent.

2. Concevoir de nouvelles usines : le digital au service d’installations modulaires et conçues en design-to-cost

Au-delà de la modernisation des infrastructures existantes, la transition industrielle du cycle du combustible implique également la conception de nouvelles usines, capables de répondre à des besoins évolutifs sur des horizons de plusieurs décennies. Dans ce contexte, l’ingénierie apporte une valeur ajoutée déterminante autour de trois leviers structurants : la modularité et le "design-to-cost", soutenus par la "colonne vertébrale" qu’est le digital.

Le design-to-cost

Le développement de nouvelles installations intervient dans un contexte particulier, marqué par des cycles de conception et de construction espacés de plusieurs décennies, limitant le retour d’expérience direct des donneurs d’ordre, notamment sur les activités hors procédé. Il devient alors stratégique de s’appuyer sur des ingénieries ayant récemment conduit des projets industriels complexes, fortement contraints en coûts, afin de capitaliser sur des pratiques éprouvées dès les phases amont. L’approche « design-to-cost » consiste ici à intégrer le coût comme une contrainte de conception à part entière, au même titre que la sûreté ou la performance, permettant de fixer un coût cible dès l’origine, d’orienter les choix techniques et d’éviter les dérives liées à la sur-spécification. Elle favorise également l’identification des fonctions strictement nécessaires à la sûreté, via l’analyse fonctionnelle et les études de risques, et encourage la standardisation, la réutilisation de briques technologiques éprouvées et la reproductibilité des solutions.

La modularité

La logique du design-to-cost va de pair avec une conception résolument modulaire des installations, inspirée des pratiques des secteurs aérospatial et automobile. La modularité facilite la logistique, la maintenance et l’intégration d’évolutions technologiques sur des sites conçus pour des durées de vie pouvant atteindre un siècle. Elle permet également la fabrication hors site de sous-systèmes, la réalisation d’essais en usine, la réduction des contraintes de coactivité sur site, le recours à des logistiques multipolaires incluant le transport maritime, l’utilisation de conteneurs standardisés, une gestion décentralisée des pièces de rechange, ainsi qu’un fort potentiel de « reconfigurabilité » pour répondre à des besoins futurs non anticipés.

Le digital, en tant que colonne vertébrale

Ces nouvelles approches de conception reposent sur une infrastructure digitale robuste, plaçant le numérique au cœur de la gouvernance des projets. Les démarches MBSE (Model-Based Systems Engineering), la modélisation 3D/4D/5D, les jumeaux numériques et les plateformes collaboratives permettent de structurer dès l’amont une architecture modulaire cohérente, de gérer les exigences, de simuler les interfaces et d’optimiser les flux bien avant la phase de construction. En rendant visibles et traçables les impacts de chaque choix de conception, le digital réduit significativement les cycles de modification et sécurise les coûts, les délais et la performance industrielle.

Le digital est aujourd’hui un catalyseur de performance industrielle et de sûreté. Combiné à la modularité dans une logique de design-to-cost, il améliore la qualité du design, sécurise les coûts et les délais, anticipe les enjeux de maintenabilité et réduit les risques liés à la coactivité sur site, tout en garantissant une traçabilité complète sur l’ensemble du cycle de vie

souligne Olivier Vincent.

Conclusion

Adapter les installations existantes et développer de nouvelles capacités industrielles, c’est poser les fondations de l’industrie nucléaire de demain. C’est également relever un défi collectif majeur : garantir la disponibilité des combustibles, assurer la maîtrise du cycle complet et renforcer la souveraineté des filières nationales dans un contexte de forte croissance de la demande à l’échelle mondiale. Les besoins d’investissement dans le cycle du combustible sont aujourd’hui globaux et concernent l’ensemble des grandes nations nucléaires, traduisant un retour durable d’investissements structurants visant à sécuriser les approvisionnements et à anticiper l’émergence de nouvelles filières de combustibles.

Dans ce contexte de montée en cadence internationale, Assystem se tient prêt à accompagner ses clients et partenaires industriels. Fort de son expertise en ingénierie nucléaire, de sa maîtrise des leviers digitaux et de son ancrage opérationnel dans plusieurs pays, le groupe est déjà engagé dans des échanges et dans des projets avec de nombreux acteurs du cycle, en complémentarité de ses positions en France, au Royaume-Uni et à l’international.

Cette approche intégrée vise un objectif commun : contribuer concrètement à la relance nucléaire mondiale, tout en renforçant la sûreté, la performance industrielle et la résilience des infrastructures du cycle du combustible.

conclut Samir Khadr.