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EnglishRÉSUMÉ
Cet article s'adresse aux ingénieurs devant évaluer le risque de projections, dans le cadre d'une étude de dangers ou vis-à-vis des effets dominos. Les projectiles ont pour origine un événement accidentel ou intentionnel. L'analyse commence par la caractérisation du projectile en fonction du phénomène initiateur et de la rupture envisagée. Une étude balistique, éventuellement probabiliste, est ensuite menée, celle-ci pouvant conduire à des mesures de réductions du risque additionnelles.
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Laurent PARIS : Ingénieur spécialiste des effets des incendies et explosions - Référent technologique quantification des risques, TECHNIP FRANCE
INTRODUCTION
L'évaluation du risque projections est une tâche à réaliser dans toute étude de dangers et dans un certain nombre de projets d'ingénierie où des installations doivent résister à des évènements exceptionnels. Il apparaît cependant que ce type de risque demeure rarement étudié quantitativement même s'il est susceptible de conduire à un évènement redouté majeur.
En effet, même s'il est couramment admis qu'un projectile ne crée pas une zone de dangers à lui tout seul, il est en revanche particulièrement dangereux du point de vue des effets dominos potentiellement induits, en tant que phénomène initiateur. Dans certaines situations où le risque ne peut être exclu par un traitement des causes approprié qui réduit sa probabilité d'occurrence à un niveau acceptable, il est alors nécessaire de mener des analyses complémentaires pour en mesurer les effets dans l'environnement voire sur des cibles critiques potentielles.
En premier lieu, il s'agit de définir avec une précision suffisante les projectiles susceptibles d'être générés en fonction de leur origine qu'elle soit accidentelle ou intentionnelle. Cette première étape s'appuie, d'une part, sur le retour d'expérience issu de l'accidentologie et, d'autre part, sur des modèles mécaniques faisant appel à des mécanismes de rupture préférentiels plus ou moins complexes, lesquels sont souvent définis au cas par cas. Elle permet de caractériser les grandeurs essentielles telles que la forme, la masse, la vitesse et le nombre de projectiles émis.
Ensuite, il s'agit d'étudier l'évolution de la trajectoire des projectiles ainsi formés au cours du temps, à partir de données aérodynamiques simples, pour en évaluer la portée et les caractéristiques à l'impact. Compte tenu des nombreuses incertitudes relatives aux hypothèses prises pour les modélisations et de la spécificité des conséquences associées, une approche probabiliste du risque projections pourra être envisagée afin de démontrer son acceptabilité en regard des enjeux.
Dans le cas contraire où le risque ne serait pas acceptable, il sera alors nécessaire de mettre en place des mesures de réduction du risque additionnelles afin d'en limiter les effets. Différentes stratégies peuvent être adoptées selon que l'on souhaite retenir les projectiles à la source ou bien protéger directement les cibles critiques. Ces barrières de protection pourront être soit directement intégrées par un dimensionnement approprié des cibles vis-à-vis de ce cas de charge accidentel très particulier, soit prendre la forme d'un écran séparatif entre les sources et les cibles potentielles de manière à protéger ainsi ces dernières d'un éventuel impact.
Les notions introduites au cours du document permettront de progressivement familiariser le lecteur avec la problématique des projections tant au niveau de leur caractérisation à partir d'un événement initiateur que de l'évaluation de leurs conséquences avec les modèles couramment utilisés en matière de sécurité industrielle.
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4. Conclusion et perspectives
L'évaluation du risque projections dans une étude de dangers nécessite une analyse spécifique compte tenu du caractère éminemment binaire des effets du projectile : soit le projectile impacte une cible critique et la conséquence a toute chance d'être grave, soit il ne l'impacte pas. Par ailleurs, les conséquences ne s'atténuent que très progressivement avec la distance, le freinage aérodynamique étant souvent limité, contrairement aux phénomènes d'incendie ou d'explosion où les effets sont rapidement atténués dès que l'on s'éloigne de la source. Il est donc difficile de quantifier le risque projections de la même manière que les autres risques puisqu'à la probabilité initiale d'explosion, il faut combiner une probabilité d'atteinte par projection.
L'étude des projectiles nécessite des compétences particulières pour identifier des mécanismes de rupture potentiels pertinents, et ce, en raison des nombreuses incertitudes liés à la ruine. La caractérisation des projectiles requiert une démarche qui n'est pas usuelle pour un ingénieur « concepteur » : elle consiste à déterminer les points faibles d'une structure ou d'un équipement qui n'est pas initialement prévu pour se rompre sauf dans le cas des armes. En particulier, il n'existe pas de règles de calcul permettant de prédire le comportement de matériaux lors de leur rupture. En conséquence, il est indispensable de garder en tête les limites d'une telle approche reposant sur de nombreuses hypothèses. Des outils de calcul numériques performants permettent cependant d'évaluer avec une bonne précision les zones de rupture d'un système pour peu que l'on connaisse précisément ses caractéristiques géométriques et mécaniques. Ce type d'analyse ne sera effectué que dans des situations particulières justifiant une approche calculatoire lourde.
Dans la majorité des cas, il sera préférable de mener des études de sensibilité sur les différents paramètres afin d'avoir un résultat plus fiable plutôt que raffiner la méthode. L'approche probabiliste du risque projections est une alternative intéressante encore peu employée actuellement dans le cadre des études de dangers malgré l'évolution récente de la réglementation suite à l'accident d'AZF. Elle mérite d'être développée dans les prochaines années si l'on souhaite parvenir à une meilleure quantification de ce risque en dépit de...
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BIBLIOGRAPHIE
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(4) - DDESB - Technical paper no 13 – Prediction of building debris for quantity-distance siting. - Department Of Energy, DOE (1991).
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(6) - HEUDIER (L.) - Les éclatements de réservoirs : phénoménologie et modélisation...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Base de données ARIA http://www.aria.developpement-durable.gouv.fr/index.html
HAUT DE PAGE
Arrêté du 29 septembre 2005 relatif à « l'évaluation et à la prise en compte de la probabilité d'occurrence, de la cinétique, de l'intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumise à autorisation ». JO no 234 du 7 octobre 2005 – NOR DEVP0540371A
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