Conception et réalisation d’un réacteur de lessivage

Le marché porte sur les études détaillées, l’approvisionnement, la fabrication, l’assemblage et la recette en usine d’un dispositif permettant d’étudier la condensation de vapeur d’eau sur des coupons chargés de particules et d’observer en direct leur entraînement. Le titulaire conçoit et réalise les éléments du dispositif hors équipements fournis par l’ASNR, et assure l’intégration et la compatibilité des interfaces, y compris avec ces équipements.

Conception et composants

Le dispositif comprend une veine d’essai, un hublot, un ensemble de refroidissement et de maintien du coupon, un châssis, des circuits fluides, un ensemble chauffant, l’instrumentation et un coffret électrique de régulation et d’acquisition.

La veine est souhaitée avec une section intérieure de 56 × 16 mm (±1 mm), une longueur de 700 mm (±25 mm) avant le coupon et de 150 mm (±25 mm) après. Elle doit notamment être compatible avec le générateur de vapeur, résister à une pression maximale indiquée de 0,4 en pression relative (±0,1 bar) et respecter une étanchéité globale de 10⁻⁴ Pa·m³·s⁻¹. L’acier inoxydable 304L est à privilégier. Le hublot doit permettre l’observation par caméra, avec une distance caméra-coupon maximale de 36 mm et une interface démontable.

Le coupon, unique pendant chaque essai, mesure 50 × 50 mm (±2 mm), pour une épaisseur de 1 mm (±0,5 mm) et une température maximale de 100 °C. Son support doit permettre son remplacement entre deux essais et limiter les pertes thermiques. Le récupérateur associé doit collecter 13,5 mL (±10 %) de condensation. Un récupérateur distinct collecte la condensation en sortie de l’installation, avec une capacité de 27 mL (±10 %).

La boîte à eau doit supporter le débit maximal du chiller, de l’ordre de 5 L/min, et sa pression maximale de 3 bar. Les températures attendues sont de 10 à 40 °C à l’entrée et de 20 à 80 °C à la sortie. Les interfaces doivent permettre la mesure de ces températures. L’alimentation de la veine par le générateur de vapeur est prévue à un débit de 0,9 à 9 g/h (±5 %) et à 130 °C (±10 %). Le chauffage en amont du coupon doit réguler la veine sur une plage minimale de 100 à 150 °C, avec une homogénéité de ±5 °C après stabilisation et des rampes de 2 °C/min (±0,5 °C/min). Le calorifuge doit être démontable pour la maintenance.

L’instrumentation mesure les températures de la veine (20 à 150 °C, ±3 %), du coupon (20 à 130 °C, ±3 %), de l’entrée de la boîte à eau (10 à 40 °C, ±1 °C) et de sa sortie (20 à 80 °C, ±1 °C). Les débits et pressions des circuits sont assurés ou mesurés par les équipements ASNR concernés. La caméra et la LED bleue de l’ASNR servent à visualiser la condensation. Le coffret comprend notamment les protections électriques, des régulateurs PID Eurotherm, quatre afficheurs, un système d’acquisition et d’enregistrement récupérable sur clé USB ou autre moyen, une chaîne de sécurité contre la surchauffe et un arrêt d’urgence. Les fusibles sont proscrits.

Études, réalisation et recette

Le poste d’études APD comprend la conception et le dimensionnement, les plans d’ensemble et de détail, la nomenclature et les documents de fabrication à renseigner. Les livrables comprennent les fichiers CAO 2D et 3D, les schémas électriques et les notes de calcul prévues. L’acceptation des études et une revue de conception constituent un point d’arrêt avant fabrication.

La fabrication comprend les approvisionnements, l’assemblage, les dossiers matière et de réalisation, les plans « tel que construit », les notices d’utilisation et de maintenance, ainsi que les relevés de contrôles et certificats attendus. La recette en usine, en présence de l’ASNR, inclut l’examen du dossier constructeur préliminaire, les contrôles des approvisionnements et des réalisations, un essai d’étanchéité sous vide à l’hélium (fuite globale maximale de 10⁻⁴ Pa·m³·s⁻¹), des contrôles électriques et un essai de chauffe jusqu’à 140 °C avec des paliers de 10 minutes. Le titulaire fournit les accessoires nécessaires aux essais et les éléments d’étalonnage des appareils de contrôle. L’acceptation de la fabrication et de la recette est un point d’arrêt avant expédition.

Les variantes techniques obligatoires portent sur l’isolation thermique de la boîte à eau et sur une pièce monobloc de l’ensemble coupon réalisée en impression 3D. Le poste 4 est une tranche optionnelle : si les essais de compatibilité révèlent que la solution de hublot chauffant retenue par l’ASNR est incompatible avec la visualisation, le titulaire dimensionne, approvisionne et monte une résistance chauffante dans le support, la raccorde au coffret, met en place sa régulation et réalise un essai de chauffe.

Le poste 3 permet des travaux ponctuels sur marchés subséquents, demandés par ordre de service, avec contrôles ou mises à jour des plans si nécessaire. Le titulaire remet un devis et un planning sous quinze jours maximum après demande. Ce poste ne couvre pas la mise en conformité due à un défaut de réalisation ou de montage ni le remplacement d’un composant défectueux.

La livraison et son conditionnement sont à la charge du titulaire; l’installation sur site est prise en charge par l’ASNR. Les livrables de phase font l’objet de procès-verbaux contradictoires. Le dossier constructeur final est remis en un exemplaire papier et en version informatique, en PDF avec les fichiers sources demandés. Les coupons destinés aux essais sont fournis par l’ASNR; leur quantité est à définir lors de la réunion d’enclenchement.