Tableaux de distribution pour le CERN

Nos tableaux de distribution seront prochainement aux premières loges d’un big bang. Deux rayons ioniques vont se percuter à une vitesse proche de celle de la lumière. Ce choc va générer tellement de données que les scientifiques et les centres de données à l’échelle internationale auront du travail pour des années. Ce sont nos tableaux de distribution qui approvisionneront les centres de données en électricité afin de permettre le traitement des données de cette explosion d’ions. Bienvenue au CERN.

Quels sont les éléments constitutifs de notre planète et de la Voie lactée ? De quoi se compose l’univers ? C’est à Meyrin, à la frontière entre la Suisse et la France, que l’on tentera d’apporter une réponse à ces questions. Oui bon, pas dans cette ville, mais à 100 m sous terre. C’est là que se trouve le CERN, l’organisation européenne qui étudie les particules élémentaires, les plus petits composants de notre univers.

À cette profondeur se trouve un tunnel sphérique de 27 km. Avec les tapis magnétiques superconducteurs de ce complexe de tunnels et le grand collisionneur de hadrons (LHC – Large Hadron Collider), nous sommes ici en présence de l’accélérateur de particules le plus puissant au monde. Ce dernier propulse des particules à une vitesse proche de celle de la lumière, afin qu’elles entrent en collision.

DES TOURISTES DE CATASTROPHE

Tels des touristes de catastrophe, les scientifiques observeront l’éclatement des particules. Lors de l’expérience conduite dans des conditions extrêmes, des scientifiques analyseront en effet le comportement des particules. Pour les aider dans cette tâche, des détecteurs géants,

dont le « A Large Ion Collider Experiment », en abrégé, ALICE, et le LHCb, où le « b » signifie « Beauty ».

ALICE est un détecteur de particules qui fonctionne un peu comme une sorte de télescope souterrain et qui observe ce qui se passe durant les premiers moments du big bang. Le LHCb se concentre quant à lui sur le « beauty quark », une particule qui contient davantage d’informations sur les différences entre matière et antimatière.

Même si ce genre de collision d’ions ne dure qu’une fraction de seconde, elle génère une quantité phénoménale de données. Chaque détecteur contient en effet des millions de capteurs procédant à des mesures à intervalles réguliers (exprimés en nanosecondes). Et le CERN place la barre sans cesse plus haut. C’est pourquoi le centre de recherche est constamment en train d’optimaliser et de développer son infrastructure.

Lors des expériences futures, il faudra plus de puissance de calcul pour les détecteurs LHCB et ALICE. Et donc aussi une capacité accrue pour les centres de données existants.

Le CERN a opté pour une extension. Le choix s’est porté sur l’entreprise belge Automation, spécialisée dans les modules préfabriqués pour centres de données. De la force de calcul « plug-and-play », dirions-nous. Automation conçoit et fabrique ces modules ici, en Belgique. Au CERN, il est ensuite question d’ancrer ces modules à leur emplacement définitif et de les relier aux détecteurs. Une solution rapide et efficace pour enregistrer et analyser plus de données et pratiquer l’exploration de données (data mining).

Automation a, à son tour, choisi nos tableaux de distribution. « Une chance unique. C’est formidable que deux entreprises belges puissent travailler conjointement à l’infrastructure d’un centre de recherche de niveau international », annonce le Project Manager Chris Rasschaert d’entrée de jeu. « Notre partie consistait à répartir le courant vers et dans les dix modules préfabriqués. Du tableau de distribution le plus grand au plus petit. »

CALCULS DE CÂBLES ET DE COURTS-CIRCUITS

« Nous avons débuté ce projet avec des calculs de câbles et de courts-circuits. Avec ce genre d’analyse, nous déterminons le type et l’épaisseur des câbles électriques depuis le transformateur jusqu’au consommateur final et prévoyons aussi la protection. Automation a ainsi pu tout câbler au préalable, en amont et en aval de nos tableaux de distribution. Et le CERN avait tout en main pour connecter correctement les centres de données sur place. »

« Notre tâche pour les deux détecteurs LHCb et ALICE était à peu près la même : pour chaque projet, prévoir une unité principale distribuant l’électricité vers les modules distincts. Dans chaque unité centrale, on trouve deux transformateurs, de manière à ce qu’il y en ait toujours un de secours. Les transformateurs ont tous été dotés d’un tableau de distribution principal, un modèle Okken de Schneider Electric, que nous avons conçu et fabriqué. Précisons que Schneider est une marque française. Nos tableaux sont par conséquent un peu chez eux au CERN… »

« Ensuite, nous avons assuré la liaison avec les tableaux de distribution des différents centres de données. Pour chacun des dix centres de données, nous avons conçu et fabriqué les tableaux de distribution. Vingt tableaux Prisma au total. Dans ces modules, nos tableaux sont chargés d’alimenter les data racks et les installations d’utilité comme la lumière et la ventilation. La dernière surtout est importante. Chaque centre de données doit être parfaitement climatisé pour exclure le risque de surchauffe », précise Chris.

« La consommation de ces ventilateurs est suivie à distance (smart panels). Dans chaque unité centrale, nous avons intégré un disjoncteur avec compteur. Ces disjoncteurs lisent la consommation de chaque module séparément et transfèrent les données. »

« Enfin, nous avons également prévu un PLC avec commutateur séquentiel », conclut Chris. « Supposons qu’il y ait une panne de courant généralisée. Si tous les data racks sont ensuite remis simultanément sous tension, on a un risque de surtension qu’il faudra éviter. Notre PLC élimine ce risque. Il procède à la remise sous tension étape par étape. »

« LE CERN PLACE LA BARRE TRÈS HAUT ».

Automation est un partenaire de stockage des données et de traitement des processus de production. Patrick Collet, CTO : « La division Datacenter Facilities, responsable des critères SAFE a une mission « Strong by Design ». SAFE signifie Secure, Autonomous, Flexible and Efficient. Nous traduisons les besoins des clients de manière innovante et énergétiquement efficace dans nos solutions. Pour le CERN, la barre est placée très haut en ce qui concerne la qualité, l’exactitude et l’innovation. Par conséquent, Automation est extrêmement exigeante avec elle-même, mais aussi avec ses fournisseurs. Et c’est également vrai pour les tableaux de distribution. C’est ainsi que P&V est devenue, il y a de nombreuses années déjà, un partenaire fiable d’Automation. Les atouts de P&V pour cette solution sont : la compacité, la flexibilité et la co-ingénierie. La conformité aux critères SAFE en est la preuve concrète. »

LES TABLEAUX

• Transfos : 4x 3 150 KVA.
• Tableaux de distribution principaux : 4x 4 000 A, 6x 1 000 A départ LHCb par transfo et 4×1 000 A départ ALICE par transfo.
• Courant de court-circuit : 63,325 kA par transfo.
• 11 mètres courants pour les tableaux Okken et 48 mètres courants pour les tableaux Prisma P.

Copyright des photos : Automation et CERN.