Partenariats industriels

De l'imagerie médicale à l'inspection des grands ouvrages

Date:
Mis à jour le 01/10/2021
La nouvelle équipe-projet IDEFIX bénéficie d'un double ancrage, dans le cadre d’un partenariat académique et industriel. Elle réunit des chercheurs du centre Inria Saclay – Île-de-France, de l'Institut polytechnique de Paris (IP Paris) et des chercheurs de la R&D d’EDF. Leur credo ? La recherche de nouvelles techniques d'imagerie permettant, notamment, de repérer et d'analyser des tissus cancéreux ou bien de contrôler les composants des centrales de production d'électricité.
Centrale nucléaire de Cruas Meysse

Imagerie médicale et surveillance des composants : un flair sans égal

Vous vous souvenez d'Idéfix, ce petit chien aussi attachant que têtu et ingénieux qui accompagne Obélix dans tous ses déplacements ? Mais connaissez-vous IDEFIX, la nouvelle équipe-projet commune au centre Inria Saclay – Île-de-France, à l'Institut polytechnique de Paris et à la R&D d’EDF ? Les deux n'ont a priori rien à voir, si ce n'est un tempérament curieux et un nom, qui est issu de la dénomination en anglais « "Inversion of Differential Equations For Imaging and physiX", ce qui signifie "inversion des équations différentielles pour l'imagerie et la physique".

La nouvelle équipe-projet (quatre chercheurs Inria, quatre chercheurs EDF et un ingénieur de recherche de l'IP Paris) se consacre à la modélisation de l'expérience d'imagerie pour plusieurs domaines d'application (voir encadré), dont l'imagerie médicale et l'inspection des grands ouvrages d'art. Et ce, afin de proposer de nouvelles méthodologies d'analyse et de détection de certains événements.

Tout commence en général par une expérience : « Nous envoyons, à l'aide d'un émetteur, des ondes, parfois des impulsions électriques, et nous récoltons les données » (le signal rétrodiffusé), indique Houssem Haddar, directeur de recherche Inria, coresponsable de cette équipe. « Nous utilisons ensuite les mathématiques pour modéliser cette expérience et éventuellement remonter à ce que l'on cherche : cela peut être l'image de tissus cancéreux ou celle d'un défaut dans une structure de génie civil. »

Un vaste spectre de recherches applicatives

En parallèle de ses recherches menées avec la R&D d’EDF, l'équipe-projet IDEFIX travaille sur de nombreuses applications d’imagerie par rayons X, radar (électromagnétique) et sonar (ultrasonique). Les recherches dans ces domaines assurent un enrichissement permanent des méthodologies utilisées. Elles portent, entre autres, sur l’imagerie biomédicale, le guidage sonore, la modélisation du son en réalité virtuelle et la modélisation des matériaux composites…

Un partenariat académique et industriel

IDEFIX est aujourd'hui la première équipe-projet commune Inria-Industrie du centre Inria Saclay – Île-de-France. Le partenariat avec la R&D d’EDF ne doit rien au hasard : Houssem Haddar, directeur de recherche Inria, a en effet encadré la thèse de Lorenzo Audibert, le responsable de projet côté R&D d’EDF, avec lequel il copilote aujourd'hui l'équipe de recherche.  Les deux chercheurs ont aussi déjà été amenés à collaborer régulièrement sur les travaux d'une ancienne équipe Inria, qui s'appelait DEFI (pour "Détermination de formes et identification"). Et ils partagent un même intérêt pour la modélisation mathématique de l'expérience d'imagerie des ouvrages en béton.

Depuis trois ans, les chercheurs travaillent aux côtés d’un ingénieur de l’Institut polytechnique de Paris (IP Paris) qui est expert dans le développement logiciel pour la simulation de phénomènes sonores et dans le calcul HPC. Cette expertise technologique élargit le spectre applicatif de l’équipe (à travers la modélisation et virtualisation 3D du son) et renforce son assise logicielle en terme de simulations performantes de problèmes de diffraction d’ondes. 

L’inversion des modèles

Les données recueillies sont utilisées pour améliorer la sûreté et l'exploitation des infrastructures complexes, tels les barrages ou certains composants des centrales nucléaires. C'est sur la façon de les analyser que les approches diffèrent. Car Inria et EDF ont développé des expertises sur deux méthodologies d'analyse différentes, mais complémentaires.

Image
Lorenzo Audibert
Verbatim

Il y a des parallèles intéressants à effectuer entre ces deux formes d'imagerie et des complémentarités à trouver pour qu'elles nous aident à améliorer encore la sûreté des systèmes physiques.

Auteur

Lorenzo Audibert

Poste

EDF

Il y a, d'une part, la méthode sans modèle physique d'EDF, qui se révèle très utile pour des inspections rapides : « On analyse les données mesurées pour trouver des combinaisons qui vont nous permettre de dire si oui ou non il y a un défaut, en comparant notamment aux connaissances antérieures », précise Lorenzo Audibert. Et il y a, d'autre part, la méthode appliquée aux structures complexes, privilégiée par Inria. Le principe est celui de l’inversion des modèles physiques : les chercheurs essaient de déterminer les causes d'un phénomène constaté à partir des observations expérimentales de ses effets. « Cela nous aide à être plus précis, par exemple sur la taille d'un dépôt dans un tuyau, ou bien sur une fissure dans du béton ou un défaut lié par exemple à un nid de cailloux » (une cavité liée à un mauvais coulage du béton), observe Houssem Haddar.

Améliorer encore la sûreté des systèmes physiques

Pourquoi collaborer ? « Il y a des parallèles intéressants à effectuer entre ces deux formes d'imagerie et des complémentarités à trouver pour qu'elles nous aident à encore améliorer la sûreté des systèmes physiques », explique Lorenzo Audibert. « EDF est confronté à une très grande diversité de problématiques de terrain (sur les barrages, les centrales, les échangeurs thermiques ou les alternateurs…), qui sont autant de cas d'étude nous aidant à améliorer et à élargir le spectre de nos méthodes mathématiques et numériques visant à résoudre des problèmes inverses complexes et difficiles », ajoute Houssem Haddar, côté Inria.

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Houssem Haddar
Verbatim

EDF est confronté à une très grande diversité de problématiques de terrain (sur les barrages, les centrales, les échangeurs thermiques ou les alternateurs…), qui sont autant de cas d'étude nous aidant à améliorer et à élargir le spectre de nos méthodes mathématiques et numériques visant à résoudre des problèmes inverses complexes et difficiles.

Auteur

Houssem Haddar

Poste

Inria

Groupes d'exploitation hydrauliques Lot Truyère

Groupe d'exploitation hydraulique Lot-Truyère

© EDF AUTHIER MAXIME

Exemple d'infrastructure étudiée par IDEFIX 1/5

Centre nucléaire de production d'électricité de Saint Laurent des Eaux

Centre nucléaire de production d'électricité de Saint-Laurent-des-Eaux

© EDF BEAUCARDET WILLIAM / PWP

Exemple d'infrastructure étudiée par IDEFIX 2/5

Barrage du Castillon, Groupes d'exploitation hydrauliques Adour et Gaves, UPSO, Pyrénées

Barrage du Castillon, Groupe d'exploitation hydraulique d'Adour et Gaves dans les Pyrénées

© EDF ODDOUX FRANCK / PWP

Exemple d'infrastructure étudiée par IDEFIX 3/5

Barrage de Guerlédan, Côtes d'Armor, UP Centre, Groupes d'exploitation hydrauliques Ouest

Barrage de Guerlédan dans les Côtes d'Armor, Groupe d'exploitation hydraulique Ouest

© EDF AGENCE SIPA / LEPAGE FRANCOIS

Exemple d'infrastructure étudiée par IDEFIX 4/5

Centrale nucléaire de Cruas Meysse

Centrale nucléaire de Cruas Meysse

© EDF ARFARAS FABRICE

Exemple d'infrastructure étudiée par IDEFIX 5/5

 

Actuellement, les chercheurs IDEFIX se concentrent entre autres sur tout ce qui touche à la détection des fissures et à la mesure des variations de propriétés physiques, liées par exemple à de l'humidité ou à des réactions chimiques. Ils ont aussi en ligne de mire un certain nombre de problématiques propres à EDF, qui pourraient être étudiées à l'avenir avec des techniques comparables, comme la modélisation des fondations des barrages ou les tests d'usure de certains composants métalliques. Plusieurs doctorants et stagiaires rejoindront d'ailleurs prochainement l'équipe-projet. Il ne fait guère de doute que leurs recherches et leurs publications devraient rapidement les aider à relever plusieurs de ces défis partagés.

Le groupe EDF

Le groupe EDF est un énergéticien intégré, présent sur l’ensemble des métiers : la production, le transport, la distribution, le négoce, la vente d’énergie et les services énergétiques. Leader des énergies bas carbone dans le monde, avec une électricité à 90% décarbonée, EDF a développé un mix de production diversifié basé principalement sur l’énergie nucléaire et renouvelable (y compris l’hydraulique) et investit dans de nouvelles technologies pour accompagner la transition énergétique. Le groupe s’appuie au quotidien sur une R&D forte pour améliorer sa performance dans toutes ses activités et préparer l’avenir en travaillant sur les technologies de rupture. La R&D d’EDF couvre l’ensemble des métiers et activités du secteur de l’énergie, c’est pour cela qu’elle effectue également des recherches pour des commanditaires externes, académiques ou industriels.

Inria développe des partenariats de recherche ambitieux avec de grands industriels, prioritairement français et européens.