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RÉSUMÉ
L'accidentologie récente rappelle constamment la nécessité de prendre en compte le risque technologique lié à l'exploitation industrielle. Parmi les accidents envisageables, le phénomène d'explosion de gaz peut être particulièrement dévastateur et doit donc pouvoir être modélisé. Il existe un grand nombre de méthodes pour quantifier les effets d'une explosion de gaz. En pratique, compte tenu des problématiques industrielles rencontrées, deux types d'approches sont principalement utilisées aujourd'hui, les outils analytiques et les outils CFD (Computationnal Fluid Dynamics).
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Recent accidentology constantly stresses the necessity to take into account the technological risk linked to industrial operation. Amongst possible accidents, gas explosions can be particularly devastating and must thus be modeled. A large number of methods for the quantification of the effects of a gas explosion are available. In practice, due to the industrial issues encountered, two types of approaches are principally used to date, analytic tools and computational fluid dynamics (CFD) tools.
Auteur(s)
-
Anousone CHAMPASSITH : Ingénieur en sécurité industrielle - Spécialiste des effets des phénomènes dangereux TECHNIP France
INTRODUCTION
L'accidentologie récente rappelle constamment la nécessité de prendre en compte le risque technologique lié à l'exploitation industrielle. Parmi les accidents envisageables, le phénomène d'explosion de gaz peut être particulièrement dévastateur. Il est donc indispensable pour l'ingénieur en prévention des risques de bien comprendre son mécanisme et d'être capable d'en évaluer les effets. À ce titre, les accidents de Buncefield (2005) et Jaipur (2007) sont particulièrement représentatifs dans la mesure où les dégâts constatés lors de ces accidents ont été beaucoup plus importants que prévus, notamment du fait de l'intensité de l'explosion qui a surpris de nombreux spécialistes.
Depuis une trentaine d'années, compte tenu des enjeux, un grand nombre de méthodes ont été développées pour modéliser les effets d'une explosion de gaz mais aussi en comprendre les mécanismes. Ces approches sont très diverses et incluent aussi bien des approches analytiques, phénoménologiques que numériques. La dernière décennie a notamment été marquée par un net essor de l'utilisation des outils numériques. À l'usage, il ressort qu'un nombre relativement limité de méthodes est privilégié de manière quasi systématique. Cet article présentera donc les différents besoins existants au niveau industriel relativement à la quantification des effets d'une explosion pour apporter un éclairage sur la pertinence et l'évolution des méthodes actuelles. La description théorique des moyens de modélisation principalement utilisés aujourd'hui sera aussi réalisée.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
CFD tools | multi-energy | explosion
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Méthodes analytiques
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2. Modélisation des surpressions engendrées par les explosions de gaz
Il existe actuellement un très grand nombre d'outils disponibles pour évaluer les effets d'une explosion. En fonction des besoins, du contexte et des enjeux, les méthodes de quantification les plus adaptées peuvent varier. Il est donc important pour un ingénieur de bien comprendre toutes ces contraintes pour pouvoir proposer la méthode la plus pragmatique dans chaque situation. Cette section s'attache donc d'abord à la présentation des besoins généralement rencontrés dans l'industrie. Une description générique des principales approches existantes sera ensuite réalisée.
2.1 Domaine d'utilisation
Dans le secteur industriel, il est généralement nécessaire d'évaluer les effets d'une explosion :
-
dans le cadre des études réglementaires ;
-
pour dimensionner les installations vis-à-vis de ce risque particulier ;
-
pour reconstituer les accidents.
En France, tous les sites classés Seveso doivent faire l'objet d'une étude des dangers. Avant la catastrophe d'AZF (21 septembre 2001), les études des dangers étaient principalement déterministes : on ne considérait qu'un nombre réduit de scénarios jugés « réalistes ». L'acceptabilité du risque était ensuite déterminée par l'administration sur la base des isobares obtenus et de l'environnement du site.
Depuis l'introduction de la loi du 30 juillet 2003, il est devenu nécessaire de réaliser des études des dangers semi-probabilistes ainsi que des études de vulnérabilité dans le cadre des plans de prévention des risques technologiques (PPRT).
Les études des dangers permettent, pour une installation donnée, d'identifier et de quantifier tous les scénarios d'accidents majeurs possibles. Vis-à-vis des scénarios d'explosion, les études des dangers fournissent uniquement les distances pour lesquelles les seuils de surpressions réglementaires sont atteints. Ces seuils, selon l'arrêté du 29 septembre 2005, sont donnés dans le tableau 1.
L'introduction de la probabilité a multiplié le nombre de scénarios à considérer. Par exemple l'évaluation...
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Modélisation des surpressions engendrées par les explosions de gaz
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Cullen, The Honourable Lord - The public inquiry into the piper alpha disaster. - HM Stationery Office (1990).
-
(2) - HOMBERGER (E.) et al - The SEVESO accident : its nature, extent and consequences. - The annals of occupational Hygiene, vol. 22, Issue 4, p. 327-370 (1979).
-
(3) - MOUILLEAU (Y.), DECHY (N.) - Initial analysis of the damage in Toulouse after the accident that occurred on 21st of september on the AZF site of the Grande Paroisse company. - International ESMG Symposium on Process safety and industrial explosion protection (2002).
-
(4) - LECHAUDEL (J.F.), MOUILLEAU (Y.) - Saint Herblain, le 7 octobre 1991 – Déroulement de l'accident, analyse des effets. - Recueil des conférences, Journée professionnelle, 30 janv. 1996.
-
(5) - UK HSE - Buncefield explosion mechanism phase 1. - rr718 (2009).
-
(6) - MOUILLEAU...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
AUTOREAGAS, CFX, FLUENT. ANSYS INC. Southpointe 275 Technology Drive Canonsburg, PA 15317, USA http://www.ansys.com
FLACS – FLame Acceleration Simulator. GEXCON AS Fantoftvegen 38 N-5892 Bergen, Norvège http://www.gexcon.com
EXSIM. EXSIM CONSULTANTS AS. Kjølnes Ring, N-3918 Porsgrunn, Norvège http://www.exsim-consultants.com/
HAUT DE PAGE
Code de l'environnement – version consolidée au 1er juin 2012.
Loi no 2003-699 du 30/07/03 relative à la prévention des risques technologiques et naturels et à la réparation des dommages, JO no 175 du 31 juillet 2003, NOR : DEVX0200176L.
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 etudes de dangers des installations classées soumise à autorisation ». JO no 234 du 7 octobre 2005 – NOR : DEVP0540371A.
Circulaire du 10 mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l'appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux plans de prévention des risques technologiques (PPRT) dans les installations classées en application de la loi du 30 juillet 2003, BO du MEEDDM no 2010/12 du 10 juillet 2010 NOR : DEVP1013761C.
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