Les futures centrales de fusion devront produire in situ le tritium qui alimentera la réaction, grâce au bombardement, par les neutrons de fusion, du lithium contenu dans les « couvertures » (tritigènes) qui tapisseront l'intérieur du tokamak.

L'un des objectifs d'ITER est de tester différentes solutions technologiques de couvertures tritigènes. Plusieurs maquettes – ou Test Blanket Systems (TBS) – seront ainsi testées tout au long de la vie d'ITER, pour recueillir des données expérimentales sur leur fonctionnement en environnement de fusion nucléaire. Elles seront renouvelées régulièrement au fil des campagnes de tests (environ tous les deux ans).

Le CEA participe à leur conception en prenant en compte des contraintes d'intégration et de maintenance, tout en minimisant les doses qui seront reçues par les travailleurs chargés de l'exploitation des réacteurs. Pour ce travail coordonné par l'IRFM, le CEA a mobilisé plusieurs directions (DRF, DES et DRT) qui vont concevoir et valider les scénarios d'intégration et de remplacement, dans le cadre d'un accord contractuel avec ITER Organization.

Une première série d'études achevée mi-2022 a permis d'adapter la conception des TBS aux contraintes d'intégration et de maintenance et, en particulier, au principe de minimisation de l'exposition professionnelle aux rayonnements (As Low As Reasonably Achievable ou ALARA). Les opérations d'intégration et de remplacement des TBS nécessitent la dépose et la réinstallation de nombreux équipements, dans un environnement contraint et radiologiquement contrôlé pour lequel l'exposition professionnelle aux rayonnements doit être aussi faible que possible

À cette fin, le CEA met à profit ses compétences d'ingénierie des systèmes complexes nucléaires pour prendre en compte les différents éléments pilotant la conception : architecture, options techniques, configurations, environnement et opérations. La validation de certaines options requiert plusieurs évaluations de faisabilité.

• À Pierrelatte, on étudie les options de jonction à brides pour les différentes configurations de tuyauterie nucléaire comme une opportunité de réduction substantielle de l'exposition professionnelle aux rayonnements.
• Au sein de Nano-INNOV-Saclay, on étudie l'assistance numérique et la robotique pour réduire le temps d'occupation des travailleurs en zone contrôlée.
• À Cadarache, un eXtented Reality XR-Lab a été développé pour valider, par simulation, la faisabilité de certaines interventions et étudier les facteurs humains sur maquette numérique à l'échelle 1. Cette plateforme permet de vérifier la faisabilité de la séquence de remplacement du TBS et fournit les justifications des options de conception du TBS dans une approche intégrée sur maquette numérique.

Les investigations pour mettre en œuvre le processus d'optimisation ALARA avec des modèles numériques dans la première phase d'ingénierie d'un composant TBS ont été couronnées de succès. Le processus d'optimisation a été testé sur un cas pertinent et les résultats ont été intégrés dans la conception du composant TBS par ITER Organization. À l'avenir, les modèles numériques intégreront les résultats des bancs d'essais physiques en cours dans plusieurs laboratoires du CEA (Robotique @ CEA-LIST, Techniques d'étanchéité @ CEA-DES).

L'installation XR-Lab, largement utilisée pendant la phase de conception de TBS, offre une capacité complète pour gérer un large ensemble de contraintes (ALARA, facteurs humains, environnement de travail, options de conception du système, etc.). L'utilisation de la maquette numérique aide également à définir la future maquette physique TBS échelle 1 qui sera en outre requise par ITER Organization pour valider certaines opérations de remplacement du TBS.