Dans le cadre de ses activités de recherche, EDF R&D étudie des méthodes de diagnostic permettant de détecter et de localiser des défauts sur des lignes électriques utilisées dans les systèmes de mesure et d’instrumentation des installations nucléaires. Le stage proposé porte sur l’application de méthodes de réflectométrie en domaine fréquentiel (FDR — Frequency Domain Reflectometry) à des lignes bifilaires constituées de matériaux thermocouple de type Kp/Kn.
Ces lignes présentent des propriétés électriques particulières : leur résistivité élevée ainsi que leur forte dispersion fréquentielle rendent la propagation des signaux sensiblement différente de celle observée sur une ligne de transmission classique. En particulier, le facteur de propagation complexe de la ligne, noté γ(ω), dépend fortement de la fréquence. Cette dispersion perturbe l’interprétation des réflectogrammes et peut limiter la précision de la localisation des défauts. Une approche étudiée au laboratoire consiste donc à caractériser expérimentalement le facteur de propagation de la ligne afin de prendre en compte sa dépendance fréquentielle dans le traitement des mesures FDR.

L’application visée concerne les lignes de thermocouple utilisées pour la mesure de la température du cœur des réacteurs nucléaires. La capacité à localiser des défauts sur ces lignes constitue ainsi un enjeu important pour le diagnostic et la maintenance des systèmes d’instrumentation.

Objectif du stage
Développer et valider une méthode permettant de caractériser la propagation sur une ligne thermocouple dispersive et d’utiliser cette caractérisation pour améliorer la localisation de défauts par réflectométrie fréquentielle.

Trois grandes étapes :
1.      Caractérisation expérimentale du facteur de propagation γ(ω) : la première étape consistera à mesurer les propriétés de propagation d’une ligne thermocouple Kp/Kn sur une plage de fréquences donnée, à savoir atténuation et vitesse de propagation.
2.      Validation sur une maquette comportant des défauts : dans un second temps, une maquette de ligne thermocouple comportant différents défauts sera mise en place afin de reproduire expérimentalement une situation de diagnostic.
3.      Amélioration du traitement du signal : un code Python existant, développé au laboratoire, permet déjà de réaliser le traitement des données FDR. Une évolution de ce code, intégrant d’autres techniques de traitement du signal, pourra être réalisée par le stagiaire.

Ce stage propose de travailler sur une problématique où la théorie des lignes de transmission, la mesure électronique et le traitement mathématique du signal sont directement liés. Le projet alternera ainsi entre :
-          mise en place et réalisation de mesures expérimentales ;
-          analyse de données ;
-          développement et modification de codes Python ;
-          traitement mathématique et numérique des signaux ;
-          validation expérimentale sur une maquette.

Étudiant(e) en école d'ingénieur ou en master universitaire, de niveau M1 ou M2, avec une formation en électronique, radiofréquences, traitement du signal, mathématiques appliquées ou physique appliquée, avec un intérêt pour les systèmes électriques et l'instrumentation.

Un première expérience (projet scolaire, personnel ou stage) en Python avec numpy est souhaitée. Des connaissances en traitement du signal, analyse fréquentielle et théorie des lignes de transmission seront particulièrement appréciées mais non requises.

Le stage s'adresse à une personne appréciant à la fois l'expérimentation et l'analyse, capable de passer de mesures physiques à leur interprétation mathématique et numérique.

Environnement de travail
Le stage se déroulera au sein du laboratoire LME d'EDF R&D, sur le site des Renardières en Seine-et-Marne près de Fontainebleau. Le stagiaire sera intégré à un environnement de R&D, au contact de chercheurs et ingénieurs travaillant sur les problématiques de diagnostic et d'instrumentation.

Contact : Kévin Guilloy kevin.guilloy@edf.fr

Perspectives

Le stagiaire sera donc amené à expérimenter, analyser les résultats, identifier les limites des modèles et proposer des améliorations. Le stage pourra ainsi prendre une dimension de recherche au fur et à mesure de l'avancement, notamment autour de la question de la compensation de la dispersion dans les méthodes de réflectométrie.