Viabilité des systèmes de gestion de centrales nucléaires basés sur la blockchain

Dans le monde technologique en évolution rapide, l’industrie nucléaire cherche des solutions innovantes pour améliorer la sécurité, la transparence et l’efficacité. Une telle technologie prometteuse est la blockchain, qui offre une méthode décentralisée et sécurisée pour suivre et vérifier les transactions. 

Ce guide de Cryptopolitan explore le potentiel de la technologie blockchain dans la gestion des centrales nucléaires et les différentes étapes de la chaîne d’approvisionnement de l’énergie nucléaire, de l’extraction de l’uranium à la gestion des déchets.

Aperçu de la blockchain et des centrales nucléaires

Les centrales électriques adoptent de plus en plus l’automatisation, ce qui entraîne une augmentation de l’utilisation des systèmes informatiques. Pour soutenir cela, un système de gestion de centrale (PMS) est mis en œuvre. Ce système aide au fonctionnement et à la gestion efficaces des installations de la centrale. Il englobe des tâches telles que les horaires de travail quotidiens, les plans de maintenance, la planification des arrêts et la gestion du matériel. La planification des arrêts implique la liste des tâches, l’allocation des ressources et la planification, tandis que la gestion du matériel se concentre sur les détails de l’équipement, le stockage et les processus de commande.

De plus, le PMS peut aider avec les vérifications de sécurité radiologique, les qualifications des travailleurs, les calibrations des outils et la gestion des outils spécialisés. Le secteur de l’énergie voit également un changement vers l’utilisation de systèmes experts pour diverses tâches. Ces systèmes fournissent des informations précieuses pour des tâches telles que la chimie de l’eau dans les réacteurs à eau sous pression, les procédures d’urgence et la planification du combustible.

Cependant, un défi dans la gestion des centrales nucléaires est d'assurer la confiance des régulateurs et du public. Il y a eu des cas où des pièces non authentiques ont été utilisées ou des retards dans le signalement des problèmes. Pour répondre à ces préoccupations, il est suggéré d'intégrer la technologie blockchain avec le PMS (Plant Management System). La blockchain offre des avantages tels que la sécurité des données, la transparence et la cohérence. Mais il est essentiel de noter qu'elle présente également des défis, notamment en ce qui concerne la confidentialité et la gestion de grands volumes de données. Les applications potentielles de la blockchain s'étendent à divers secteurs, des services financiers aux services gouvernementaux, voire aux processus industriels. L'un des domaines les plus prometteurs pour l'application de la blockchain est la gestion de la chaîne d'approvisionnement.

Comment les centrales nucléaires répondent aux accidents ou aux pannes

Des organismes internationalement reconnus tels que l'Agence internationale de l'énergie atomique (AIEA) et l'Agence de l'énergie nucléaire de l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE/AEN) ont établi un système de notation pour mesurer la gravité des événements dans les installations nucléaires. Ce système, connu sous le nom d'Échelle internationale pour les événements et accidents nucléaires (INES), garantit que les incidents nucléaires sont évalués de manière cohérente et facilement compris par le public et les médias. Initié en 1990 et largement adopté en 1992, l'INES est utilisé par environ 60 pays, dont la Corée. Au sein de cette échelle, les notes de 4 à 7 indiquent des accidents nucléaires, tandis que 0 à 3 signifient des pannes.

Lorsqu'un incident se produit, l'exploitant de la centrale nucléaire signale rapidement les détails aux autorités compétentes, telles que la Commission de la sûreté et de la sécurité nucléaires (NSSC) et l'Institut coréen de sûreté nucléaire (KINS). En fonction de la gravité, ces organismes dépêchent des équipes d'experts pour enquêter sur l'incident, en déterminer la cause et proposer des mesures préventives. Leurs conclusions sont ensuite examinées par la NSSC, qui conseille la centrale sur les actions à entreprendre. Depuis 2013, des systèmes d'alerte et de messagerie automatisés sont en place pour assurer la transparence et prévenir les dissimulations. Cependant, des défis subsistent pour garantir une transparence totale dans le signalement des incidents.

Problèmes avec le système actuel de gestion des centrales

L'exploitation d'un système de gestion de centrale comporte son lot de défis :

• Réparation rapide des appareils : Lorsque l’équipement tombe en panne, il est crucial de le réparer rapidement. Cela nécessite d’avoir des pièces de rechange sous la main ou un système pour les obtenir rapidement. Collaborer avec de grands fabricants d’équipements ou partager des informations de maintenance entre centrales électriques similaires peut accélérer ce processus.

• Documenter les accidents et les défaillances : Il est vital de maintenir des enregistrements précis de tous les incidents. Cependant, dans des situations de haute pression, il peut être difficile de documenter les événements avec précision. Les enregistrements liés au fonctionnement, à la panne et à la maintenance des installations de sécurité doivent être signalés de manière transparente conformément aux directives réglementaires. Pour garantir la confiance du public et prévenir les soupçons de dissimulation, il est nécessaire d’avoir un système de déclaration et de divulgation d’informations transparent et institutionnalisé.

Intégration de la blockchain dans les opérations des centrales nucléaires

La technologie blockchain est un système de registre décentralisé conçu pour faciliter les transactions numériques. Bien que beaucoup soient familiers avec la façon dont l'Internet des objets (IoT) traite les informations, des préoccupations croissantes existent quant à sa sécurité. C'est là que la blockchain intervient, offrant une solution à ces défis de sécurité.

L'objectif principal de l'intégration de la blockchain dans la gestion des centrales nucléaires est d'assurer un traitement objectif et transparent des informations sensibles. Au lieu d'un système centralisé, la blockchain fonctionne de manière décentralisée. 

Pour les centrales nucléaires, cela signifie qu'elle peut aider à prévenir toute modification non autorisée des données, garantissant que les erreurs ou les fautes des opérateurs ne sont pas dissimulées. De plus, elle fournit un moyen fiable de surveiller les actions nécessaires entreprises lors d'incidents.

Blockchain pour la gestion de l'information dans les centrales nucléaires

Bien que la technologie blockchain ne révolutionne peut-être pas le secteur de l'énergie en raison de défis tels que la fiabilité du réseau, la consommation d'énergie et les risques réglementaires, elle présente un potentiel significatif pour améliorer la gestion de l'information des centrales. En intégrant la blockchain au système DREAMS, il existe une opportunité de surveiller les événements et les pannes avec une transparence et une précision inégalées.

La Corée du Sud exploite 25 centrales nucléaires. Depuis 2005, Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) utilise un système de gestion intégré des centrales nommé DREAMS pour surveiller ces installations. Ce système a été mis à niveau en 2016, évoluant vers le système Smart E-Tower, qui intègre des technologies avancées de la quatrième révolution industrielle. 

Si un problème survient dans n'importe quelle centrale, le système Smart E-Tower l'analyse, élabore une solution et communique les résultats à la centrale concernée. Cette approche centralisée permet également de surveiller toutes les centrales simultanément, permettant des mesures proactives pour les problèmes courants.

L'intégration de la blockchain dans le système de gestion de l'information de la centrale peut répondre aux défis actuels, tels que :

• Garantir des réponses rapides et sûres aux accidents ou pannes et assurer un reporting précis aux organismes de contrôle.
• Avec la blockchain, les données prédéfinies peuvent être automatiquement signalées aux autorités compétentes, et les retours d'expérience opérationnels peuvent être partagés en temps utile avec d'autres centrales.
• Toutes les parties prenantes, représentées en tant que nœuds dans la blockchain, peuvent partager transparentement des informations sur les accidents, les pannes et même les pièces de rechange.
• Pour réaliser cette vision d'un PMS intégré à la blockchain, un modèle de blockchain autorisée (permissioned blockchain) est recommandé.

Comment la blockchain peut-elle améliorer la chaîne d'approvisionnement des centrales nucléaires ?

La polyvalence de la blockchain peut être exploitée tout au long de la chaîne d'approvisionnement nucléaire, en commençant par les chaînes d'approvisionnement complexes pour les composants individuels. Étant donné les conséquences catastrophiques de petits dysfonctionnements dans les centrales nucléaires, comme l'ont souligné les événements récents, il est crucial de garantir la vérification complète de chaque composant et matériau utilisé dans la production d'énergie nucléaire.

Le secteur nucléaire, comme beaucoup d'autres, se caractérise par des chaînes d'approvisionnement complexes. En ce qui concerne le combustible, le voyage commence dans les mines d'uranium. Au cours des dernières décennies, les principaux fournisseurs d'uranium comprenaient des pays comme le Kazakhstan, l'Ouzbékistan, les États-Unis, la Russie et l'Allemagne. Selon l'Organisation mondiale du nucléaire, la demande mondiale en énergie nucléaire nécessite 67 500 tonnes d'uranium par an.

Le potentiel de la blockchain dans ce domaine est vaste. Elle peut surveiller l'extraction et le traitement de l'uranium, garantissant des pratiques d'extraction sûres et écologiques, en particulier dans les économies émergentes comme le Kazakhstan où des préoccupations pourraient exister. De plus, la blockchain peut dissuader le vol ou la perte d'uranium des sites miniers reconnus. Les systèmes de déclaration actuels peuvent prendre plus d'un mois pour notifier la direction de la mine des fournitures d'uranium manquantes. Avec la blockchain, ce temps de déclaration critique peut être considérablement réduit, améliorant la sécurité et la responsabilité.

Blockchain pour le suivi de l'enrichissement de l'uranium 

Après l'extraction, l'étape suivante dans la chaîne d'approvisionnement en combustible nucléaire est l'enrichissement de l'uranium. Il est essentiel de comprendre que l'uranium se compose de deux isotopes : U-235 et U-238. La procédure d'enrichissement vise à amplifier la concentration d'U-235 dans l'uranium. Bien que la plupart des centrales nucléaires nécessitent des niveaux d'enrichissement en uranium de 3 à 5 % d'U-235, certaines exigent des niveaux allant jusqu'à 20 %.

D'autre part, l'uranium destiné aux armes nucléaires doit atteindre des niveaux d'enrichissement allant jusqu'à 90 % d'U-235. L'aspect préoccupant est que la technologie utilisée pour enrichir l'uranium à des niveaux de 5 % ou 20 % peut également être adaptée pour atteindre le seuil de 90 %. Cette possibilité de détournement souligne les strictes contrôles internationaux actuellement imposés sur l'enrichissement de l'uranium.

La blockchain offre une solution à ce défi. Elle peut établir un enregistrement permanent des lots d'uranium enrichi, renforçant la tenue sécurisée des registres entre les nations et les entités privées gérant les installations d'enrichissement. Cela pourrait être instrumental pour empêcher l'enrichissement illicite de l'uranium à des niveaux d'armes. Après l'enrichissement, la blockchain peut en outre garantir une piste infalsifiable de l'installation d'enrichissement à la centrale nucléaire où l'uranium est utilisé comme combustible.

Utilisation de la blockchain pour prévenir les articles contrefaits dans les centrales nucléaires

Bien que l'uranium soit primordial pour la production d'énergie nucléaire, il n'est qu'un seul composant de la chaîne d'approvisionnement nucléaire. D'autres éléments cruciaux comprennent les systèmes informatiques et les puces qui supervisent la production d'électricité, ainsi que les matériaux de base tels que les céramiques, l'acier et le béton qui constituent l'infrastructure.

Une préoccupation majeure dans le secteur nucléaire, comme dans de nombreuses industries, est l'infiltration d'articles contrefaits, frauduleux et suspects (CFSI).

En tirant des parallèles avec l'initiative Food Trust de Walmart, qui oblige les fournisseurs à retracer la production jusqu'à son origine à l'aide de la blockchain, les centrales nucléaires pourraient adopter une approche similaire. En exigeant que tous les matériaux, jusqu'à leurs composants de base, soient traçables via un système blockchain, le risque d'intégrer des articles contrefaits pourrait être considérablement réduit. Cela réduirait à son tour les accidents potentiels résultant de matériaux sous-standard ou contrefaits.

Cependant, la mise en œuvre d'un tel système n'est pas sans défis. De nombreuses installations nucléaires s'appuient actuellement sur une gestion des registres traditionnelle sur papier, manquant même d'un suivi informatisé de base pour leurs chaînes d'approvisionnement. La transition vers un système basé sur la blockchain nécessiterait une refonte significative de leurs processus existants.

Suivi des déchets des centrales nucléaires avec la blockchain

Au-delà de la sécurisation des matériaux nucléaires aux premiers stades et de l'aide aux processus d'inspection, la blockchain émerge comme un outil prometteur pour la supervision de la gestion des déchets nucléaires.

Les déchets nucléaires varient en termes de niveaux de risque. Bien que certains soient relativement bénins, certains types de déchets peuvent conserver leur radioactivité, posant des menaces pour la santé humaine pendant des millénaires. Les méthodes traditionnelles de stockage des déchets ont parfois échoué en raison de la corrosion, entraînant des fuites dangereuses. Reconnaissant ces défis, des nations comme les États-Unis et la Finlande élaborent des stratégies pour stocker les déchets nucléaires en profondeur dans des installations souterraines sécurisées. De telles mesures visent à prévenir la contamination de la nappe phréatique et à dissuader le vol ou le sabotage potentiels.

Pour que ces stratégies de stockage souterrain réussissent, un suivi minutieux des produits de déchets est primordial. Ici, les capacités de la blockchain brillent.

En 2020, une initiative notable nommée SLAFKA a été dévoilée. Effort collaboratif entre le programme Blockchain in Practice du Stimson Center, l'Autorité finlandaise de sûreté nucléaire et radiologique (STUK) et l'Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie, SLAFKA est un prototype de blockchain conçu pour protéger les déchets nucléaires. Le projet se concentre sur la surveillance du combustible usé dans le stockage souterrain, permettant aux parties de confiance de partager des informations vitales tout en préservant la confidentialité globale.

Conclusion

La technologie blockchain, avec ses caractéristiques inhérentes de transparence et de sécurité, présente une solution transformative pour l'industrie de l'énergie nucléaire. En intégrant la blockchain à diverses étapes de la chaîne d'approvisionnement nucléaire, il existe un potentiel pour une surveillance accrue, une réduction des risques et une augmentation de la confiance du public. Alors que l'industrie continue de prioriser la sécurité et la transparence, la blockchain pourrait bien devenir un outil indispensable dans son arsenal.