FR2922667A1 - Procede de gestion d'un accident a evolution temporelle - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de gestion d'un accident à évolution temporelle qui survient à l'intérieur d'une installation dans laquelle se déroule au moins un procédé à risques, caractérisé en ce qu'il comprend :- une étape (MS) de détermination d'un terme source (S) qui identifie une source à l'origine de l'accident et qui comprend des données de débit d'une substance nocive émise par la source identifiée,- une étape (Mcd) de calcul, en temps réel, de quantités de la substance nocive en différents points de l'installation, à partir dudit débit et de données géométriques (GI1) de l'installation, et- une étape de diagnostic (MD) à l'issue de laquelle, après analyse des variations temporelles des quantités calculées, une étape d'intervention dans l'installation est autorisée ou non.Application à la survenue d'un accident dans une installation à risque(s) (installation nucléaire, installation chimique).

Description

PROCÉDÉ DE GESTION D'UN ACCIDENT A EVOLUTION TEMPORELLE

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTERIEUR L'invention concerne un procédé de gestion d'un accident à évolution temporelle, réel ou simulé, qui survient dans une installation à risques. Par installation à risque(s), on entend un bâtiment ou un ensemble de bâtiments dans lesquels des procédés sont en cours qui présentent des risques pour les hommes et/ou l'environnement. Il peut s'agir, par exemple, d'une installation nucléaire ou d'une installation chimique. Par accident à évolution temporelle, on entend tout accident dont le terme source évolue avec le temps. Comme cela sera précisé ultérieurement, le terme source est un terme qui décrit l'ensemble des données de la source ou des sources qui sont identifiées comme émettant une ou des substances nocives dans l'installation, suite à l'accident.

Les conséquences d'un accident à évolution temporelle ont généralement tendance à s'aggraver avec le temps qui passe. C'est par exemple le cas d'un feu qui se propage dans un bâtiment. Lorsqu'un accident survient au niveau d'un ou de plusieurs procédés en cours dans l'installation, il apparaît, dans cette installation, une ou plusieurs sources qui émettent des substance(s) nocives. Dans le cas d'une installation nucléaire, l'expression substance nocive sera comprise comme un rayonnement nocif tel que l'est, par exemple, un rayonnement gamma ou une émission de neutrons. Dans le cas d'une installation chimique, l'expression substance nocive sera comprise comme, par exemple, une émission de gaz nocif tel que le monoxyde de carbonne.

Lorsque l'accident survient, une équipe de crise est dédiée à la gestion de l'accident. Cette équipe établit un jeu d'hypothèses pour déterminer les causes qui ont conduit à l'accident (identification de dysfonctionnement(s)). De ces hypothèses sont déduites, par calcul, un ensemble de grandeurs susceptibles de représenter les circonstances de l'accident et l'évolution temporelle de celui-ci. Un ou des scénario(s) d'intervention sont alors établis pour mettre fin à l'accident dans des conditions de risques minima pour les personnes qui devront intervenir. A l'heure actuelle, des jours, voire des mois, de calculs sont nécessaires pour l'évaluation des grandeurs qui représentent les conséquences liées à la dynamique de l'accident. De telles durées sont préjudiciables à une bonne gestion de l'accident. A court terme, les décisions de l'équipe de gestion de l'accident peuvent conduire à entreprendre des actions susceptibles de mettre en péril les personnes désignées pour intervenir et/ou à dégrader l'installation concernée.

Le procédé de l'invention permet d'éviter ces inconvénients. EXPOSÉ DE L'INVENTION En effet, l'invention concerne un procédé de gestion d'un accident à évolution temporelle, réel ou simulé, qui survient à l'intérieur d'une installation à sP 31126.3iPR 2 risque (s) dans laquelle se déroule, de façon réelle ou simulée, au moins un procédé, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape de détermination d'un terme source oui identifie une source émettrice d'une substance nocive à partir de données de procédé représentatives d'eu moins un des procédés gui se déroulent dans l'installation et de données géométriques de l'installation et qui comprend des données représentatives de la source, parmi lesquelles un dédit de la substance nocive émise, - une étape de calcul de quantité de _a substance nocive présente, en temps réel, dans l'installation, à partir dudit débit et de données géométriques de l'installation, et - une étape de diagnostic durant laquelle sont calculées des variations temporelles des quantités calculées et à l'issue de laquelle, après comparaison des variations temporelles calculées avec des critères de référence, une donnée d'autorisation ou de non-autorisation d'intervention dans l'installation est délivrée, et, si une donnée d'autorisation d' intervention est délivrée, une étape d'intervention dans l'installation est mise en œuvre.

Le procédé de gestion de l'invention s'applique de façon particulièrement avantageuse au cas où le terme source évolue dans le temps. Le terme source comprend l'ensemble des données relatives à la source qui émet, de façon réelle ou simulée, la substance nocve, à savoir . - la position de la source émettrice, SP 31126.3/PR la nature de la substance nocive émise, le débit de la substance nocive émise, les données géométriques qui décrivent l'équipement dans lequel le procédé qui contient la source émettrice de la substance nocive se déroule. Par une mise à disposition de modèles paramétrables en temps réel représentatifs de l'installation et des procédés en cours dans cette installation, le procédé de l'invention permet, ne façon réelle ou simulée, une gestion optimale de l'accident en terme d'évolution de celui-ci afin de Limiter l'impact sur les personnels et/ou l'environnement.

La mise à disposition d'un modèle géométrique 3D paramétrable permet également une évaluation des risques couplés pouvant survenir au niveau d'une installation (risques de raul'es différentes pouvant survenir simultanément ou de manière consécutive). Il est ainsi possible, par exemple, de déterminer facilement les évolutions d'un accident de criticité survenant dans une installation nucléaire à la suite d'un sinistre susceptible ce profondément modifier la géométrie de l'installation tel q_i' un séisme ou un incendie. Le procédé de l'invention peut être mis en ouvre en état de crise, c' est-a-:.ire orsq'u' un accident réel su-vient, où en dehors de tout état de crise, _.ors de ia conception d'une installation ou en vue d'apporter des modifications à une installation existante. En état de crise, lors de la survenue c'un accident, le procédé de l'invention permet d'optimiser la i26.3/PR gestion de la crise et, en dehors de tout état de crise, le procédé de l'invention permet d'optimiser la conception d'une installation en vue de réduire les conséquences néfastes de la survenue d'un accident à évolution 5 temporelle. Le procédé de l'invention permet aussi de former les équipes d'intervention en ce qu'il permet de simuler le déroulement d'un accident à évolution temporelle. La description qui va suivre concerne le mode de réalisation préférentiel de l'invention selon lequel. l'accident est un accident de criticité qui survient dans une installation nucléaire, la substance nocive émise étant alors un rayonnement nocif (rayonnement gamma et/ou émission de neutrons), le débit de la substance nocive émise étant un nombre de fissions produites par unité de temps par la source émettrice du rayonnement nocif et les quantités de substance nocive étant des doses de rayonnement. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à lecture du mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures jointes, parmi lesquelles . - la figure 1 représente un exemple d'installation à risque (s) dans laquelle est susceptible de survenir un accident à évolution temporelle - la figure 2 représente un synoptique général de dispositif qui met en ouvre le procédé de _.'invention dans le cas d'une gestion de crise réelle ; - la figure 3 représente un perfectionnement du dispositif de l'invention représenté en figure 2 ; S2 31126.3/-- 6 - la figure 4 représente un synoptique général de dispositif Gui met en œuvre le procédé de l'invention dans le cas d'une gestion de crise simulée ; - la figure 5 représente un perfectionnement du dispositif de l'invention représenté en figure 4 - la figure 6 représente une vue détaillée d'un module particulier du dispositif de l'invention représenté sur les figures 2 à 5 ; - la figure 7 représente un perfectionnement du module particulier représenté en figure 6 ; - les figures 8-10 représentent des éléments géométriques utiles pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention ; - la figure 11 illustre un exemple de courbes isodoses obtenues dans le cadre du procédé de l'invention.

Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1 représente, de façon symbolique, un exemple d'installation à risques) dans laquelle est susceptible de se produire un accident à évolution temporelle. L'installation est constituée, par exemple, d'un: immeuble de plusieurs étages, chaque étage 3C comprenant plusieurs pièces. Différents capteurs de mesure C,,. sont répartis dans les différentes pièces de /PR 7 l' nstallaticn. Les capteurs Cr,.. sont destinés à effectuer des mesures de rayonnement qui permettent d'identifier la position de la ou des sources qui émettent une substance nocive et la nature de cette substance nocive. Dans le cas d'une installation nucléaire, les capteurs C,rn sont, par exemple, des capteurs gamma ou des compteurs de neutrons. L'installation_ est repérée dans un trièdre drect (x, y, z) tel que l'axe z est l'axe vertical selon lequel ï0 est définie la hauteur_ de l'installation et le plan ((x, y) est un plan horizontal pour l'installation. La figure 2 représente le synoptique général d'un dispositif qui met en ouvre le procédé de l'invention dans le cas où un accident de criticité 15 réel survient. Le dispositif comprend essentiellement un module Ms de détermination de terme source, un m .odu'.. e Mcr, de calcul de doses de rayonnement et un module MD de diagnostic. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l' invention, i.e 20 dispositif comprend également un module MF,; de mise en oeuvre de réalité virtuelle qui travaille sur la base des informations délivrées par le module de diagnostic M. Les modules Mç, McD et MD sont préférentiellement réalisés à l'aide d'un ordinateur. 25 Le module de détermination de terme source Ms identifie l'origine de l'accident de criticité à partir de données qui comprennent . - des données géométriques GI1, et soit un ensemble de mesures M(t) délivrées, en 30 .`.onction du temps, par les différents capteurs de l'installation, SP 3- 1.26.3!Pé. 8 soit un ensemble de données DI, préalablement enregistrées qui caractérisent les différents procédés en cours dans l'installation. Les données géométriques GIl sont des données préalablement enregistrées qui décrivent tout ou partie de la géométrie de l'installation, à savoir des données qui représentent la configuration volumique du bâtiment (les différentes pièces du bâtiment, l'enveloppe du bâtiment), et - des données qui représentent la configuration géométrique des différents écrans présents dans l'installation, en particulier les écrans associés aux équipements des procédés en cours. Ces données géométriques ou de procédé (Do) sont. modifiables, par exemple par un opérateur, de manière à mettre à jour la description de _'installation après modification de celle-ci:., que cette modification soit due à une nouvelle construction ou provoquée par un accident (par exemple un séisme). les informations prises en compte peuvent alors provenir, notamment, des personnels impliqués dans l'ace-.dent et qui sert les derniers à avoir vu l'état de l'installation avant évacuation. Le terme source S(t) délivré par le module M comprend l'ensemble des données relatives àla source qui émet, de façon réelle ou simulée, le rayonnement nocif, à savoir . - la position de la source de rayonnement, - la nature du rayonnement concerné (énergie et type de rayonnement), h 31 126-.3/.7 9 le nombre de fissions qui se produisent, en fonction du temps, au niveau de l'accident, les données géométriques qui décrivent l'équipement dans lequel le procédé se déroule et qui contient la source de rayonnement, les données physico-chimiques qui caractérisent le milieu dans lequel se trouve la source de rayonnement (milieu homogène ou hétérogène, si milieu homogène, nature du milieu homogène (solution ou poudre), chimie du milieu (concentration, type de phase chimique, etc.)). Lorsque les mesures 1(t) sont utilisées pour déterminer le terme source, la position de la source émettrice est obtenue par triangulation, à ï5 partir d' au moins un ensemble d'au moins trois capteurs de même nature qui détectent. Dans ce cas, la nature da rayonnement est obtenue par le type de capteur qui détecte. Le nombre de fissions qui se produisent en fonction du temps au niveau de l'accident est déduit, 2.0 d.e façon connue en soi, à partir des mesures relevées par __es capteurs qui détectent et en tenant compte la géométrie et de la nature des éléments constitutifs de l'installation (murs, planchers, écrans, etc.). La géométrie et la nature de ces éléments constitutifs 25 son':_. issues du modèle géométrique 3D. Dans tous les cas, les données géométriques qui décrivent la géométrie de l'équipement dans lequel se défoule le procédé qui contient la source de rayonnement, les données physico-chimiques qui 30 caractérisent le milieu dans lequel se trouve la source et les données qui décrivent l'environnement de celle- SP 31126.3/PR 10

ci sont déterminées à partir des données Di et GIl, et, éventuellement, de données opérateur dOp. Les données opérateur dOp sont des données préalablement enregistrées et/ou des données entrées dans le module Ms par un opérateur. Les données opérateur comprennent, entre autres, tout ou partie des données suivantes: des données géométriques aptes à définir les zones de l'installation où il est souhaité que les calculs soient effectués, des données temporelles qui définissent la chronologie selon laquelle il est souhaité de connaître l'évolution de l'accident, des données qui précisent quels sont, en dehors de l'installation, les différents systèmes susceptibles d'être mis en interaction avec l'accident, des données relatives à l'environnement de l'accident (par exemple des données météo), 2C des données aptes à traduire des hypothèses quant aux causes de l'accident (variation de température, modifications de la concentration chimique d'un procédé en cours, etc.). Outre le terme source S(t), le module Ms 2.5 délire des données de tracé _ à partir des données géométrique CIl et des données géométriques opérateur. Les données de tracé T sont les données géométriques de l'installation à partir desquelles les doses de rayonnement seront calculées par le module m', comme 30 cela sera précisé ultérieurement. Les données de tracé T comprennent les coordonnées du ou des plans de coupe `P 31126.3/PR 11

de l'installation utiles aux calculs de dose (cf. les plans de visualisation décrits ultérieurement). Les données de tracés peuvent également comprendre des points particuliers de l'installation où un calcul de dose doit être effectué. Selon un perfectionnement de l'invention décrit ultérieurement, les doses calculées sont réparties dans des intervalles de doses de valeurs prédéterminées et il est alors possible de construire des courbes isodoses. Les données de tracé T comprennent alors des données de seuil qui définissent les bornes des intervalles de dose dans lesquels les doses calculées seront réparties. A l'étape de détermination de terme source succède une étape de calcul de dose par le module de calcul de dose McD. L'étape de calcul de dose permet avantageusement de calculer, en temps réel, à partir des données GIl, du terme source S(t), de données internes I et des données de tracé T, les doses de rayonnement présentes dans l'installation, que le 20 rayonnement soit une émission de neutrons ou un rayonnement gamma. Cette étape sera décrite en détail ultérieurement, en référence aux figures 6 à 10. module de calcul de dose MCD délivre en temps réel des valeurs de dose ou de débit d'équivalent de dose d (Ai) 25 calculées en différents points Aj de l'installation. Dans le cadre du perfectionnement de l'invention mentionné ciùdessus, les valeurs de doses du de débit d'équivalent de dose d(A;) sont réparties dans des intervalles de doses et constituent des données 1(Z;) 30 réparties dans différentes zones Z_ :Les valeurs d (Ai) , `_' 31126.3/PR 12

réparties ou non dans des intervalles de doses, sont des données d'entrée du module de diagnostic Mc. L' étape de diagnostic mise en oeuvre par le nocule MD est une étape d'analyse de l'évolution temporelle de l'accident de criticité dans l'installation. Durant l'étape de diagnostic sont calcu-ées les variations temporelles E(t) des valeurs d(A ). [es variations temporelles E(t) ainsi calculées sont ensuite comparées à des critères de référence Cr pour déterminer si oui ou non une intervention dans l'installation peut être autorisée. Les critères de référence sont des valeurs statiques et/ou dynamiques de dose paramétrables en référence à la réglementation normative, au-delà desquelles le procédé de l'invention_ n'autorise pas qu'une intervention soit effectuée. A l'issue de la comparaison, une donnée d'autorisation é, intervention dInt est calculée. La donnée dInt est une donnée binaire dont une première valeur indique que l'intervention est autorisée et une deuxième valeur. indique que l'intervention n'est pas autorisée. Si l'intervention est autorisée, celle-ci peut avoir lieu soit directement, soit à la suite d'une étape préalable d'apprentissage par réalité virtuelle (étape MH,,) . L'étape d'apprentissage par réalité virtuelle réalisée à partir du module M,w permet à l'ind:.vidu qui va intervenir dans l'Installation d'effectuer par simulation son intervention avant d'intervenir réellement. De façon connue en soi, l' ind-;.vidu est alors équipé d'un casque qui reproduit, dans son champ de vision, l'installation en réalité virt.àel_':.e. A cette fin, les données géométriques G,l SP 3:.126.3; PR 13

sont transmises au dispositif d'apprentissage. En temps réel, les valeurs de dose ou de débit d'équivalent de dose sont également transmises au dispositif d'apprentissage qui reproduit alors, au niveau du cas:rue de l'utilisateur, les niveaux de dose ou de débit d'équivalent de dose presents dans l'installation. Des données de trajet dTrajet sont également transmises au dispositif e'apprentissage de manière à guider l'intervenant. Les données de trajet 0 sont des données géométriques définies, par exemple par un expert, qui valide, à l'issue des calculs effectués par les modules McD et MD, le trajet le moins dosant pour l'intervenant. Lors de l'intervention proprement dite, la position de l'intervenant dans l'installation 15 peut être déterminée par tout moyen connu en soi. Il est alors possible d'évaluer, par exemple par un expert, aux moyens des mesures délivrées par les caoteurs C. , la dosc de rayonnement nocif à laquelle ,_'intervenant est sono j s. Cet expert peut alors décide_ 20 à tout moment l'arrêt de l'intervention. Si l'intervention n'est pas autorisée, l'expert en charge de la gestion de l'accident va alors chercher à rendre cette intervention possible on agissant sur les paramètres et les données d'entrée de 25 la simulation de l'installation ou sur les procédés g a i . sont mis en oeuvre dans l'installation. Cette action s'effectue paf des moyens connus en soi et prévus à cet effet. Les variations temporelles calculées 5(t) constituent des données d'entrée de l'étape de 30 détermination de terme source M . Les variations temporelles E(t) sont alors prises en compte pour S? 31I26.3/PR 14

modifier les données Dp et/ou GIl préalablement enregistrées. La modification des données Dp et/ou GII s'effectue préférentiellement par l'intermédiaire des données opérateurs dCn. Des choix sont alors effectués, via les données opérateur CCn, pour modifier des variables dont on sait qu'elles conditionnent tout ou partie des données préalablement enregistrées Dp et/ou CIl. De façon préférentielle, ce sont les données de procédé du procédé qui est à l'origine de l'accident de _0 criticité qui sont modifiées. De façon plus générale, cependant, toute donnée dont une modification est susceptible d'améliorer lés conditions d' intervention peut être modifiée. A titre d'exemples non limitatifs, il peut être envisagé une diminution de la température 15 au niveau du procédé en cours et/ou une diminution de la concentration d'un composé actif du procédé en cours et/ou l'introduction d'un poison dans le procédé en cours et/ou la modification d'une vitesse d'introduction d'un composé dans le procédé en cours, 20 etc. Une nouvelle étape ,MD de détermination de terme source est alors lancée sur la base des nouvelles données D., obtenues, laquelle nouvelle étape est suivie d'une nouvelle étape de calcul de doses Mc et d'une nouvelle étape de diagnostic MD. Une nouvelle évolution 25 temporelle de l'accident est alors effectuée sur la base des données modifiées. L'étape de diagnostic permet alors d'évaluer la pertinence ou la non pertinence des modifications apportées aux données D.,. Deux cas se présentent selon que l'évolution temporelle 30 est considérée comme étant apte ou non à autoriser le déclenchement d'une intervention dans l'installation.

S0 31126.3/PR -5 Si l'évolution temporelle de l' accident est considérée comme apte à autoriser le déclenchement d'une intervention, l'intervention a lieu. Les paramètres susceptibles d'être modifiés sans intervention humaine sont alors modifiés à l'image des paramètres qui ont été jugés pertinents, par tout moyen connu en soi et prévu à cet effet, les autres paramètres étant modifiés lors de l'intervention humaine. Comme cela a été mentionné précédemment, '0 l'intervention humaine est soit effectuée directement, soit après une étape d'apprentissage par réalité virtuelle. Si l'évolution temporelle de l'accident n'est pas considérée comme apte à autoriser le 15 déclenchement d'une intervention au sein de l'installation, de nouvelles modifications sort effectuées sur une ou plusieurs données, un nouveau terme source est calculé et de nouvelles étapes NcD et tic sont effectuées jusqu'à temps que la modification 20 des données conduise à l'établissement d'une autorisation d'intervention. Selon un perfectionnement de l'invention, le procédé comprend, en parallèle de l'étape de calcul de close ou de débit d'équivalent de dose, une étape de 25 calcul de contamination. Ce perfectionnement est représenté en figure 3. Un module de calcul de contamination Mc, détermine, à partir du terme source S(t), de données de géométrie GI2 et de données d'environnement DE, les états de contamination qui sont 30 susceptibles d'apparaître sur l'homme et/ou sur l' environnement pendant et/ou à la suite d'un accident SP 31I26.3/PR 16

réel ou simulé. Il est ainsi possible ce calculer l'exposition des individus à la matière fissile initiale et aux produits de fissions créés lors de 1' a.c adent, c'est-à-dire, par exemple, la dose externe reçue par exposition au panache et/ou par exposition aux dépôts, la dose reçue à la thyroïde, la dose reçue efficace par inhalation ou encore la dose efficace reçu totale. Ces calculs peuvent alors tenir compte de la vitesse des vents, selon des caractéristiques nor ma'isees par la météorologie nationale ou de la présence ou non de pluie lors de l'accident. Ces calculs s'effectuent à l'aide d'un algorithme connu tel que, par exemple, l'algorithme du modèle à bouffées gaussi enr_es ou l' algorithme du modèle de Doury.

L' algorithme de calcul des états de contamination fait appel à des paramètres et/ou des logiciels qui représentent différentes évolutions connues et différents impacts connus de produits nocifs suri l'homme et/ou l'environnement. En fonction ces paramètres d'entrée S(t), GI2 et DE, il est alors possible de simuler la contamination qui va résulter de _L'accident de criticité en cours. Il faut ici noter que les données géométriques GI2 ne sont pas identiques aux données géométriques G11 mentionnées précédemment.

Alors que les données géométriques GIl concernent la description géométrique du volume interne de _'Installation, les données géométriques GI2 concernent les interfaces de l'installation avec l'environnement extérieur, comme, par exemple, la hauteur des cheminées, les distances entre bâtiments, les niveaux de filtration. Les calculs tiennent compte de SP 31126.3/PR 17

l'exposition des personnels aux produits de fissions créés durant la cinétique de l'accident. Selon le perfectionnement de l'invention, les valeurs d'impact, V(t) qui sont issues de l'étape de calcul de contamination sont des données d'entrée du module de diagnostic MD et participent, en conséquence, au processus d'analyse de l'évolution temporelle de l'accident de criticité. L'autorisation d'intervention peut alors être fonction non seulement de l'évolution temporelle des doses ou des débits d'équivalent de dose calculés pour l'irradiation mais également de l'évolution temporelle des contaminations évaluées. Les modifications de paramètres qui découlent du conditionnement des données opérateur dOp conduisent alors non seulement à modifier tout ou partie des paramètres Dr et/ou GIl mais également tout ou partie des paramètres DE et/ou GI2. A l'image de ce qui ce qui a été mentionné précédemment pour les valeurs de dose, de débit de dose ou de contamination, les variations des valeurs d'impact V(t) sont alors prises en compte dans les processus de diagnostic afin de choisir la configuration d'intervention optimale sur la base de laquelle l'intervention va avoir lieu. Les figures 4 à 6 vont maintenant être décrites. Les figures 4 à 6 correspondent au cas où la gestion de la crise est simulée. De même que précédemment, le dispositif de l'invention comprend des modules de calcul McD, MD, et, éventuellement, MR;; . Le module de détermination de terme source Ms est ici constitué d'un module d'expertise ME couplé à un module de codes de calcul CD.

SP 31126.3/DR 18 Le module d'expertise ME comprend essentiellement un module d'extrapolation et des bibliothèques de données. Les bibliothèques de données comprennent l'ensemble des données physico-chimiques qui caractérisent les différents procédés susceptibles d'être mis en ouvre dans l'installation et le module de codes de calcul Cd comprend l'ensemble des codes de calcul ou algorithmes susceptibles d'être associés à ces différents procédés. Le module d'expertise ML', i0 reçoit en entrée les données géométriques GIl, les données DD et, éventuellement, des données opérateur dOp. Le module d'expertise ME délivre des données dE nécessaires à la modélisation de la dynamique cinétique de l'accident qui est élaborée, en fonction du type de 15 milieu, par le module de codes de calcul Cr. Le code de calcul mis en ouvre par le module CD est, par exemple, le code de calcul Appollo, le code de calcul Critex, le code de calcul Powder, ou tout code de calcul équivalent en fonction des caractéristiques du milieu. 20 Les données de dynamique cinétique dS délivrées par le module C sont alors utilisées pour élaborer le terme source S(t) dans des situations simulées. L'étape de calcul de doses mise en ouvre par le module Mcp va maintenant être décrite. La figure 25 6 représente une description détaillée de différents modules élémentaires qui constituent le module McD. L'étape de calcul de doses comprend une étape de lecture des données géométriques GIl (module 1), une étape de lecture des données de source S(t) 30 (module 2) et une étape de lecture des données de tracé T (module 3). L'ordre dans lequel les étapes de lecture SP 31126.3/PR 19

sont effectuées est indifférent, ces trois étapes pouvant être effectuées simultanément. Comme cela a été mentionné précédemment, les données géométriques de l'installation GIl sont, entre autres, représentatives de la configuration volumique du bâtiment (les différentes pièces du bâtiment), de l'enveloppe du bâtiment, des équipements dans lesquels sont mis en oeuvre les procédés et des écrans présents dans le bâtiment. 10 Les données de source S(t) lues à l'étape 2 sont des données relatives à la source qui émet les rayonnements. Elles sont constituées du nombre de fissions qui se produisent, en fonction du temps, au niveau de l'accident, de données géométriques qui 15 décrivent la géométrie de l'équipement dans lequel l'accident s'est produit (source ponctuelle ou source volumique) et de données de milieu qui caractérisent le milieu dans lequel s'est produit l'accident (milieu homogène, milieu hétérogène, milieu liquide, poudre, 20 métal, etc.). Comme cela a été mentionné précédemment, les données de tracé T comprennent des données géométriques relatives à des points particuliers de l'installation où il est souhaité que les doses soient 25 calculées (p_an(s) de visualisation, zone(s) particulière(s) ou point(s) particulier(s) de l'installation). Selon le perfectionnement de l'invention mentionné précédemment, les données de tracé comprennent également des données de seuil qui 30 définissent les intervalles de valeurs de doses prédéterminées.

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Les étapes de lecture mentionnées ci-dessus sont suivies d'une étape d'évaluation des coefficients d'atténuation K(.1fk) (k=1, 2, n) des différents matériaux Alk (k=1, 2, ..., n) qui composent les parois, les planchers, les équipements des procédés et, plus généralement, tous les écrans de l'installation et de données théoriques D3(P) qui représentent les doses de rayonnement qui seraient présentes, en l'absence de toute paroi ou écran, en différents points P de l'installation (module 4). L'étape de calcul mise en ouvre par le module 4 est effectuée à partir des données Dll, S(t), T et de données internes I qui comprennent un modèle mathématique de coefficient d'atténuation pour chaque type de matériau. De façon préférentielle, un coefficient d'atténuation se présente sous la forme d'une équation polynomiale. A titre d'exemple non limitatif, un coefficient d'atténuation KWh) d'un matériau 1.fk traversé par un rayonnement s'écrit sous la forme .

KO 1.) = aX + bY + cXY dX2 e` 2 + fZ gW Les coefficients a, b, c, d, e, f et g sont. des paramètres connus de valeur fixe qui sont caractéristiques du matériau . dont on cherche à évaluer le coefficient d'atténuation. Les grandeurs X, Y, Z sont des variables caractéristiques de la source de rayonnement et la grandeur W est une variable qui représente l'épaisseur du matériau If,. traversé (W sera précisée ultérieurement). De façon plus précise, la variable X dépend du type de source et du type de milieu (milieu homogène, milieu hétérogène, liquide, SP 31126.3/PR 21

poudre, métal, etc.), la variable Y dépend du volume de la source et la variable Z dépend du temps qui s'est écoulé entre l'accident et le moment où le coefficient est déterminé Les coefficients a, b, c, d, e, f et g sont des données qui appartiennent à l'ensemble de données I mentionné précédemment. Les données X, Y, Z sont des données qui appartiennent à l'ensemble de données S et la donnée W est calculée à partir des données géométriques G et de données de tracé T.

Pour un type de source donnée et un milieu donné, la quantité aX + bY + cXY + dX2 + eY2 + _Z est un terme constant Ko. Ainsi, la grandeur K(A'fk) s'exprime- t-elle sous la forme d'une fonction de la seule variable w', à savoir : K(Mk) = g W + Ko De façon plus générale, les données internes I comprennent, outre les équations mathématiques des coefficients d'atténuation et les coefficients a, b, c, d, e, f, g, les données suivantes . le type de grandeur dans lequel on souhaite que les dcses soient calculées (dose dans l'air (unités en Gy) ou équivalent de dose (unités en Sv)), et les conditions du calcul des coefficients d'atténuation (c'est-à-dire les coefficients - connus en soi - de correction de distance entre la source et les points de calcul). En parallèle à l'étape de calcul effectuée par le module 4 sont effectuées quatre étapes de calcul élémentaires effectuées par les modules respectifs 5, 6, 7 et 8. Le module 5 effectue une étape de SP 31î26.3/PR 22

détermination de plans caractéristiques utiles pour le calcul de dose. A titre d'exemple non limitatif, un ensemble de plans caractéristiques Pi est représenté en figure 9. La figure 9 représente une vue en coupe de l'installation selon le plan horizontal PE qui contient le point source E auquel est assimilée la source émettrice des rayonnements nocifs. Les plans caractéristiques sont construits entre le plan PE et un plan de visualisation Pv parallèle au plan PE. Le plan de visualisation Pv est le plan dans lequel les courbes isodoses seront représentées (cf. figure 8). Le plan de visualisation P;, est une donnée fixée a priori par les données de tracé T. Chaque plan caractéristique Pi est un plan vertical, c'est-à-dire un plan perpendiculaire aux plans P et Pv, qui contient le point E auquel est assimilée la source émettrice des rayonnements nocifs et au moins une arête de jonction entre deux parois verticales comprises entre les plans P,, et P. L'ensemble de tous les plans qu'il est possible de ~., construire selon la règle précisée ci-dessus constitue les plans caractéristiques de l'invention. En conséquence, toutes les arêtes de toutes les pièces comprises entre P et P,, et qui sont perpendiculaires aux plans PE et P;, sont concernées. L'ensemble des plans caractéristiques est sélectionné à partir des données géométriques G. A l'étape 6 (module 6), un balayage est ensuite effectué entre les plans caractéristiques Pi afin de déterminer différents plans de calcul P,.. Les 3C plans de calculs Po sont alors obtenus par rotation, avec un pas angulaire 8, des plans caractéristiques P SP 31126.3/PR 23 autour d'un axe Z_, perpendiculaire aux plan PE et Pv et passant par le point source E. Chaque plan de calcul Pc est un plan dans lequel un calcul de dose est effectué, selon une direction donnée, comme cela va maintenant être décrit, à titre d'exemple non limitatif, dans un plan de calcul particulier, en référence à la figure 8. A l'étape 6 de détermination des plans de calcul succède une étape 7 (module 7) de détermination de droites caractéristiques dans chaque plan de calcul. Pour un plan de calcul donné, une droite caractéristique Q3 passe par le point source E et par au moins un point situé à la jonction de deux arêtes situées dans le plan de calcul. Toutes les droites qu'il est possible de construire selon la règle précisée ci-dessus constituent l'ensemble des droites caractéristiques Q de l'invention pour le plan de calcul considéré. Par construction, un plan de calcul P, se divise en deux demi-plans symétriques l'un do l'autre par rapport à l'axe vertical Z~. L'ensemble ces droites caractéristiques relatives à un plan de calcul se divise donc en deux demi-ensembles de droites caractéristiques. La figure î0 illustre, à titre o'exemple non limitatif, un der.?-ensemble de droites caractéristiques Q; pour le plan de calcul Pc de la figure 9. Le demi-plan de calcul coupe le plan de visualisation P•,, selon une droite D de vecteur unitaire P. Un ensemble de points caractéristiques h) appartenant à la droite D est alors déterminé (étape 8 du procédé ce l'invention). Un point caractéristique 0 est obtenu par l'intersection d'une droite caractéristique Q3 et de la droite D. La figure 8 SP 31126.3/PR 2.4

représente, à titre d'exemple, une succession de points caractéristiques 8c, AI, A2, A_. Les points caractéristiques Lu ont une position géométrique connue dans l'installation. La structure de l'installation entre le point source E et chacun des points Ai est également connue (cf. figure 10). Ainsi, à partir des données calculées précédemment Do(P) et K(.11,.) , de la position connue des points A; par rapport à la source émettrice E et de la structure connue de l'installation entre la source E et les points A, la dose de rayonnement d(83) présente en chaque point A;: peut-elle être calculée (étape 9 du procédé de l'invention). La droite de calcul D est constituée de zones à l'air libre et de zones de paroi ou d'écran. Le calcul des doses ne présente de réel intérêt que dans les zones à l'air libre. Le calcul des doses d(-) n'est donc évalué que pour les points Aj situés dans les zones à l'air libre. Le calcul de la dose en un point A -_ est obtenu par l'équation suivante . cl(A )=D0(p)xCdx D0(P) est la dose calculée, en l'absence de murs et d'écrans, en un point arbitraire prédéterminé P situé, sur le trajet du rayonnement, à une distance l ,0 point source E (dans le cas d'une source volumique, le point E est le centre du volume de la source), Cd est un coefficient de correction de distance tel que .

SP 31126.3/PR 25 où l~ est la distance mentionnée précédemment et 1 la distance du point source E au point C,., et K(Mk) est le coefficient d'atténuation du matériau Mis mentionné ci-dessus. Le coefficient d'atténuation K(Mk) va maintenant être précisé. Comme cela a été mentionné précédemment, le coefficient d'atténuation d'un matériau Mi, traversé par le rayonnement s'écrit K(Mk)=gxW-i-K0 où la grandeur W représente la distance parcourue par le rayonnement au travers du matériau M. De façon préférentielle, la grandeur W est définie en fonction de l'angle a que fait la direction du rayonnement qui traverse le mur, la paroi, ou L'écran de matériau Mk avec la normale au plan de ce mur, paroi ou écran . Pour un angle a compris entre C0 et une valeur limite prédéterminée a,_, (O<0-.<_ä<n/2), W est l'épaisseur réelle de matériau traversé, et 2C Pour un angle a compris entre la valeur limite prédéterminée a2im et n/2, W est la valeur Win, de l'épaisseur du mur ou de l'écran qui correspond à l'angle O'_ir.,• La quantité est choisie de manière à ne 25 pas sous-estimer la dose d(A ) pour les angles importants. Cette quantité ai,,, varie avec le type de rayonnement. La figure 7 représente un perfectionnement du module représenté en figure 6. Les doses calculées SP 31126.3/PR 26

sont ici réparties dans des intervalles ce doses prédéterminés et des courbes isodoses sont élaborées. Outre les modules l-9 mentionnés ci-dessus, le module M,.d comprend un module 1C qui répartit les doses calculées dans des intervalles de doses prédéfinis [di.di+1[. Un exemple d'une telle répartition va être décrit, dans lequel les doses d(A1) sont réparties dans n intervalles de doses [di, di+l[ (i=1,2,...,n).

La répartition des doses calculées dans les différents intervalles de dose s'effectue ainsi . si les doses d (L\) et d (Aj:.-_) ça culées pour deux points caractéristiques successifs Ai et C3.,1 d'une même zone à l'air libre appartiennent à un même intervalle {di,ci+1[, alors une même zone Z_ est affectée entre ces points ; sinon, la dose d(( +A 1 )/2) au point milieu (C,+C1) /2 est calculée et il est recherché, par dichotomie, un ou des points Ak dont la dose d(A.) est une limite d'intervalle de doses, une même zone d'appartenance étant affectée entre deux points consécutifs appartenants au même intervalle de doses. Les données d(A) réparties dans les différentes zones Z, constituent des données 1(Z,) Il est alors possible d' obtenir, pour une même droite de calcul D, une courbe d'iscdoses C(ZJ à partir des données I (Zi) (étape i0 du procédé). Obtenues pour l'ensemble des droites de calcul, c'est-à-dire pour l'ensemble des plans de calcul, les courbes isodoses C(Z_) constituent une surface d'isodoses dans l'ensemble du plan de visualisation P;;. A titre SP 31126.3/PR 27

d'exemple non limitatif, la figure 11 illustre une répartition des doses calculées dans cinq zones Z1-Z5. Dans _e cas particulier où le plan de visualisation est le plan horizontal Pc, qui contient le point source E, tous les murs et écrans sont traversés perpendiculairement à leur surface (e 0). Les valeurs des coefficients d'atténuation sont alors des valeurs constantes K. Les calculs se trouvent ainsi être très avantageusement simplifiés. Si les doses d(Ai) n'appartiennent pas au même intervalle distance 1 qui sépare le point source E d'un point A où la dose de rayonnement d(A) correspond à une limite d'intervalle s'exprime simplement par l'équation . 1=1 5(')Xr ,1i di: Le procédé de l'invention presente de nombreux avantages . ci, de manière à vérifier la faisabilité et l'efficacité des ces modifications, valider la faisabilité des décisions prises pour une 30 intervention, 15 et d(Aj ) di+l], la en temps réel l'impact d'un accident de et pronostiquer l'évolution de les conséquences inacceptables pouvant au niveau des équipes d'intervention, en des solutions pouvant mettre en ouvre des de l'installation elle-même ou des des procédés mis en ouvre dans celle- 20 25 calculer criticité, diagnostiquer l'accident, prévenir survenir simulant modifications modifications SP 31126.3/PR 28

- préparer en réalité virtuelle les conditions dans lesquelles il a été décidé qu'une intervention sera effectuée, - former de futurs intervenants, - simuler des exercices de crise. Avant toute intervention, le procédé de l'invention permet, par un module de simulation, de valider la faisabilité technique de l'intervention. Il est alors possible, par exemple, d'estimer la dosemétri_e neutron et/ou gamma pour choisir le cheminement d'intervention le moins dosant. La préparation en réalité virtuelle de l'intervention permet, par exemple, de préparer le ou les intervenants à l'arrosage par des poudres extinctrices dans le but d'arrêter l'accident. Durant l'intervention, le procédé de l'invention permet, par exemple, un suivi en temps réel du contexte dosimétrique dans lequel se trouve(nt) le ou les intervenants. Il est alors possible de prendre en compte toute évolution subie par l'installation par exemple la chute d'un mûr ou d'un écran de protection) et de lancer de nouveaux calculs de doses prenant en compte cette évolution. Par ailleurs, le procédé de l'invention permet avantageusement un établissement rapide des dossiers de sûreté pouvant conduire à de nouveaux dimensionnements de l'installation.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de gestion d'un accident à évolution temporelle, réel ou simulé, qui survient à l'intérieur d'une installation à risque(s) dans laquelle se déroule, de façon réelle ou simulée, au moins un procédé, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape (Ms, ME) de détermination d'un terme source (S(t)) qui identifie une source émettrice d'une substance nocive à partir de données de procédé (Dp) représentatives d'au moins un des procédés qui se déroulent dans l'installation et de données géométriques de l'installation (GI1) et qui comprend des données représentatives de la source, parmi lesquelles un débit de la substance nocive émise, - une étape (MCD) de calcul de quantité de la substance nocive présente, en temps réel, dans l'installation, à partir dudit débit et de données géométriques (GI1) de l'installation, et - une étape de diagnostic (MD) durant laquelle sont calculées des variations temporelles des quantités calculées et à l'issue de laquelle, après comparaison des variations temporelles calculées avec des critères de référence (Cr), une donnée d'autorisation ou de non- autorisation d'intervention dans l'installation est délivrée, et, si une donnée d'autorisation d'intervention est délivrée, une étape d'intervention dans l'installation est mise en oeuvre.

2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, lorsque l'accident est un accident réel, leterme source (S(t)) est identifié et les données représentatives du débit sont produites à partir de mesures de capteurs (Cmn) présents dans l'installation ou à partir de données de procédé (Dp).

3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel, lorsque l'accident est un accident simulé, le terme source (S(t)) est identifié et les données représentatives du débit sont produites à partir d'un module d'expertise couplé à un module de codes de calculs, le module d'expertise délivrant au module de codes de calculs des données nécessaires à une modélisation de la dynamique cinétique de l'accident.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel, lorsque l'accident est un accident réel, la position d'un intervenant dans l'installation et l'exposition d'un intervenant à la substance nocive sont mesurées en temps réel de manière à décider ou non de la poursuite de l'intervention.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, si une donnée de non-autorisation d'intervention est délivrée, il comprend, en outre : - une étape de modification de tout ou partie des données de procédé (Dp) pour obtenir des données de procédé totalement ou partiellement modifiées, - une étape de détermination supplémentaire d'un terme 30 source supplémentaire sur la base des données deprocédé partiellement ou totalement modifiées (Dp) de façon à calculer une évolution temporelle dudit débit, - une étape (MCD) de calcul supplémentaire, en temps réel, de quantités supplémentaires de la substance nocive émise présentes en différents points de l'installation, à partir du débit supplémentaire et des données géométriques (GI1) de l'installation, - une étape de diagnostic (MD) supplémentaire durant laquelle sont calculées des variations temporelles des débits supplémentaires de la substance nocive émise et à l'issue de laquelle, après comparaison des variations temporelles calculées supplémentaires avec les critères de référence, une donnée d'autorisation ou de non-autorisation d'intervention dans l'installation est délivrée, et, si une donnée d'autorisation d'intervention est délivrée, une étape d'intervention dans l'installation est mise en oeuvre.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, si une étape d'intervention est mise en oeuvre, l'étape d'intervention débute par une étape d'apprentissage par réalité virtuelle durant laquelle un ou des intervenants simulent une intervention dans l'installation.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les données géométriques de l'installation sont modifiées en fonction d'événements qui modifient la géométrie de l'installation.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'accident à évolution temporelle est un accident de criticité qui survient dans une installation nucléaire, la substance nocive émise étant un rayonnement nocif, le débit étant un nombre de fissions produites par unité de temps par la source émettrice du rayonnement nocif et les quantités de substance nocive étant des doses de rayonnement.

9. Procédé selon la revendication 8 et qui comprend, en outre, une étape (Mcc) de calcul de contamination qui calcule, à partir du terme source (S(t)), de données géométrique supplémentaires (GI2) et de données d'environnement (DE), des valeurs d'impact (V(t)) de l'accident de criticité sur l'homme et/ou l'environnement, les valeurs d'impact (V(t)) participant à l'étape de diagnostic (MD) de telle sorte que, durant l'étape de diagnostic, des variations temporelles des valeurs d'impact sont calculées et la donnée d'autorisation ou de non-autorisation d'intervention est délivrée après analyse des variations temporelles de dose et des variations temporelles des valeurs d'impact.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9 dans lequel l'étape (MCD) de calcul de doses, en temps réel, du rayonnement nocif présent dans l'installation comprend les étapes suivantes .ù détermination de coefficients d'atténuation des matériaux qui constituent les parois verticales et les planchers de l'installation et, plus généralement, tout écran susceptible d'être placé sur une trajectoire du rayonnement nocif, ù détermination, à partir des données géométriques de l'installation (GI1), entre un plan source (PE) sensiblement perpendiculaire aux parois verticales de l'installation et qui contient un point source (E) représentatif de la source à l'origine de l'accident et un plan de visualisation (Pv) parallèle au plan source, d'un ensemble de plans caractéristiques (Pi) perpendiculaires au plan source et contenant, chacun, le point source (E) et au moins une arête de jonction entre deux parois verticales de l'installation; ù balayage angulaire (e) des plans caractéristiques autour d'un axe (Zp) perpendiculaire au plan source et passant par le point source (E) pour définir au moins un plan de calcul (Pc) ; ù détermination, pour le plan de calcul, d'un ensemble de droites caractéristiques (Qi), chaque droite caractéristique passant par le point source (E) et par au moins un point situé à la jonction de deux arêtes de jonction ; ù sur une droite de calcul (D) située à l'intersection du plan de visualisation et du plan de calcul, détermination de positions de points d'intersection entre la droite de calcul et les droites caractéristiques ; ù parmi les points d'intersection présents sur la droite de calcul, sélection des points d'intersection0 situés dans des zones à l'air libre de l'installation ; calcul de la dose de rayonnement d(0i) présente en chaque point Ai, à partir du nombre de fissions en fonction du temps, d'une distance qui sépare le point source ( E ) du point 0 et des coefficients d'atténuation des matériaux constitutifs des parois verticales et/ou des planchers et/ou de tout écran qui séparent le point source (E) du point Ai.

11. Procédé selon la revendication 10 qui comprend, en outre, les étapes suivantes : û une comparaison des doses d(0i) calculées avec des intervalles de doses prédéterminés de telle sorte que : - si deux doses calculées d (Ai) et d (0i+1) pour deux points d'intersection sélectionnés consécutifs 0 et 0 +1 appartiennent à un même intervalle de doses, une même zone d'appartenance (Zi) est affectée aux deux doses calculées, et -sinon, une dose de rayonnement d((0i+0i+1) /2) est calculée au point milieu situé entre les deux points consécutifs 0 et 0 +1 et il est recherché par dichotomie un ou des points Ok dont la dose d(Ok) est une limite d'intervalle de dose, une même zone d'appartenance étant affectée entre deux points consécutifs appartenant au même intervalle de doses, une formation de courbe isodose le long de la droite de calcul, en fonction des zones d'appartenance affectées aux doses de rayonnement calculées.

12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le balayage angulaire est effectué sur 360 degrés de telle sorte qu'un ensemble de courbes isodoses établies le long d'un ensemble de droites de calcul sont rassemblées pour constituer une représentation des isodoses dans l'ensemble du plan de visualisation.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel la dose de rayonnement présente au point d'intersection sélectionné est donnée par l'équation : d(AJ)=Do(P)xCdxEK(Mk), où k Do(P) est la dose calculée, en l'absence de murs et d'écrans, en un point arbitraire prédéterminé (P) situé, sur le trajet du rayonnement qui se propage entre le point source (E) et le point Ai, à une distance lo du point source E, Cd est un coefficient de correction de distance tel que : 12 Cd =) o d 12 , où lo est la distance mentionnée précédemment et 1 la distance du point source (E) au point Ai, et - K(Mk) est le coefficient d'atténuation calculé d'un matériau Mk traversé par un rayonnement qui se propage entre le point source E et le point Ai.

14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel le coefficient d'atténuation K(Mk) est donné par la formule : K(Mk) = gx W+ Ko , où - W est une grandeur qui représente l'épaisseur traversée du matériau Mk, - g est un coefficient connu caractéristique du matériau Mk, - Ko est un terme connu qui dépend de la source de rayonnement et du matériau Mk.

15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel la grandeur W est définie en fonction de l'angle a que fait la direction du rayonnement avec la normale à la paroi verticale de matériau Mk de telle sorte que : - pour un angle a compris entre 0° et une valeur limite prédéterminée alun (0< alim< n/2) , W est l'épaisseur réelle de matériau traversé, et - pour un angle a compris entre la valeur limite prédéterminée alun et n/2, W est l'épaisseur de matériau traversé d'un rayonnement dont la direction avec la normale à la paroi de verticale est l'angle alun

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, dans lequel le rayonnement nocif est un rayonnement gamma ou une émission de neutrons.