PROCEDE DE DETERMINATION D'UNE EVOLUTION
TEMPORELLE D'UN ACCIDENT QUI SURVIENT DANS UNE
INSTALLATION A RISQUES
DESCRIPTION
Domaine technique et art antérieur
L' invention concerne un procédé de détermination d'une évolution temporelle d'un accident qui survient dans une installation à risque (s) .
Par installation à risque (s), il faut entendre un bâtiment ou un ensemble de bâtiments dans lesquels des procédés sont en cours et 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 ensemble de données qui décrivent une source ou des sources qui sont identifiées comme émettant une ou des substances nocives dans l'installation, suite à 1' 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 radioactif 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 carbone .
A ce jour, lorsqu'un accident survient dans une installation, 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 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 doivent intervenir. A l'heure actuelle, des heures, voire des jours, 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. Dans le cas d'une installation nucléaire, de tels calculs sont réalisés à l'aide de logiciels spécialisés comme, par exemple, le code TRIPOLI (logiciel de référence de la Demanderesse) ou le code de Monte-Carlo N-Particule plus connu sous l'appellation
de code MCNP. Ces logiciels utilisent des méthodes de Monte-Carlo pour déterminer le parcours d'un rayonnement ou d'une particule au travers d'obstacles de propriétés connues (épaisseurs, type de matériaux) . Les temps de calcul mis en œuvre par ces logiciels sont de plusieurs heures.
Le procédé de l'invention permet d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Exposé de l'invention
En effet, l'invention concerne un procédé de détermination d'une évolution temporelle d'un accident qui survient à l'intérieur d'une installation à risque (s) dans laquelle se déroule au moins un procédé, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une étape de détermination d'un terme source qui identifie une source émettrice d'une substance nocive à partir de données de procédé représentatives d' au moins un des procédés qui se déroulent dans l'installation et de données géométriques de l'installation et qui comprend des données représentatives de la source, parmi lesquelles un débit de la substance nocive émise par la source,
- une étape de calcul de quantités de la 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 de faisabilité ou de non-faisabilité d'intervention dans l'installation est délivrée.
Par donnée de faisabilité ou de non- faisabilité d'intervention dans l'installation, il faut entendre une donnée susceptible de permettre ou de ne pas permettre le déclenchement d'une intervention dans 1' installation.
L'étape de diagnostic permet avantageusement d'estimer l'évolution future des risques encourus dans l'installation à un horizon temporel prédéfini et paramétrable. Le calcul de la faisabilité d'une intervention dans l'installation tient compte de données géométriques de l'installation, de la cartographie préalablement établie des risques encourus, de l'évolution précédemment calculée de ces risques et du seuil maximal de risque admissible pour les intervenants, ce seuil maximal de risque admissible étant prédéfini et paramétrable. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, si une donnée de non-faisabilité d'intervention est délivrée, le procédé comprend, en outre :
- une étape de modification de tout ou partie des données de procédé et/ou de tout ou partie des données géométriques de l'installation pour obtenir des données de procédé et/ou des données géométriques de l'installation totalement ou partiellement modifiées, - une étape de détermination supplémentaire d'un terme source supplémentaire sur la base de données de
procédé et/ou de données géométriques de l'installation partiellement ou totalement modifiées de façon à calculer un débit supplémentaire de la substance nocive émise par la source, - une étape 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 de données géométriques de l'installation, - une étape de diagnostic supplémentaire durant laquelle sont calculées des variations temporelles des quantités 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 de faisabilité ou de non-faisabilité d' intervention dans l'installation est délivrée.
Le temps de calcul des quantités de substances nocives émises qui sont présentes dans l'installation est avantageusement très bref. Le procédé de l'invention permet ainsi, dans un délai très bref, d'établir une cartographie des risques encourus dans l'installation en chaque point de celle-ci selon une précision géométrique prédéfinie et paramétrable. Le temps de calcul très bref mentionné ci- dessus est obtenu en utilisant une méthode différente de celle de l'art antérieur. Les calculs effectués dans le cadre de l'invention utilisent une interpolation de résultats préalablement tabulés. Dans le cas, par exemple, d'une installation nucléaire, les tables ainsi constituées mettent en relation des caractéristiques de
la source de rayonnement radioactif, des données géométriques (telles que des épaisseurs de parois) ou des caractéristiques physiques de matériaux avec l'effet qui en résulte sur le parcours des rayonnements radioactifs. De la sorte, le temps de calcul est considérablement réduit. Typiquement le calcul du parcours d'une particule radioactive sur une distance de quelques dizaines de mètres est ainsi effectué en quelques secondes, durée qu'il faut comparer aux quelques heures nécessaires avec les logiciels de type Monte Carlo utilisés selon l'art antérieur.
Le procédé 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 la substance nocive, à savoir :
- la position de la source émettrice dans l'installation selon un référentiel lié à l' installation, - la nature de la substance nocive émise,
- le débit de la substance nocive émise,
- les données qui décrivent l'environnement immédiat de la source émettrice de la substance nocive (présence d'écrans absorbant le rayonnement nocif par exemple) . Par une mise à disposition de modèles paramétrables représentatifs de l'installation et des procédés en cours dans cette installation, le procédé de l'invention permet une gestion optimale de l'intervention en vue d'arrêter l'accident afin de limiter l'impact sur les personnels et/ou 1' environnement .
La mise à disposition d'un modèle géométrique 3D paramétrable de l'installation permet également une évaluation des risques couplés pouvant survenir au niveau de cette installation (risques de natures 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 de profondément modifier la géométrie de l'installation tel qu'un séisme ou un incendie.
Le procédé de l'invention peut être mis en œuvre en état de crise, c'est-à-dire lorsqu'un accident réel survient, où en dehors de tout état de crise, par exemple lors de la conception d'une installation ou en vue d'apporter des modifications à une installation existante ou pour simuler un état de crise. Il suffit alors d'entrer des données fictives.
La description qui va suivre concerne plus particulièrement 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 figures
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 œuvre le procédé de l'invention dans le cas d'un accident;
- la figure 3 représente un perfectionnement du dispositif de l'invention représenté en figure 2 ;
- la figure 4 représente un synoptique général de dispositif qui met en œuvre le procédé de l'invention dans le cas d'un accident dont les données d'entrée évoluent ; - 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 œuvre du procédé de l'invention ;
- la figure 11 illustre un exemple de courbes isodoses obtenues dans le cadre du procédé de 1' invention .
Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments.
Description détaillée d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention
La figure 1 représente, de façon symbolique, un exemple d'installation à risque (s) 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 comprenant plusieurs pièces. Différents capteurs de mesure Cnm sont répartis dans les différentes pièces de l'installation. Les capteurs Cnm 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 Cnm sont, par exemple, des capteurs gamma ou des compteurs de neutrons. L' installation est repérée dans un trièdre direct (x, y, z) tel que l'axe z est l'axe vertical selon lequel 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 œuvre le procédé de l'invention dans le cas où un accident de criticité survient. Le dispositif comprend essentiellement un
module M3 de détermination de terme source, un module M0D de calcul de doses de rayonnement et un module MD de diagnostic. Les modules M3, MCD et MD font préférentiellement partie d'un même système de calcul MP, par exemple un microprocesseur ou un ordinateur.
Le module de détermination de terme source
M3 identifie l'origine de l'accident de criticité à partir de données qui comprennent des données géométriques GIl, des mesures M(t), des données de procédé Dp et, éventuellement, des données opérateur Op.
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 protections biologiques comme les murs des cellules blindées ou les équipements des procédés en cours, faisant obstacle aux déplacements des rayonnements nocifs.
Les mesures M(t) sont délivrées par tout ou partie des différents capteurs présents dans 1' installation.
Les données Dp sont des données descriptives de tout ou partie des différents procédés qui se déroulent dans l'installation, à savoir le type de milieu actif, le débit, la concentration, etc..
Les données géométriques GIl et/ou de procédé Dp sont modifiables afin de pouvoir mettre à jour la description des événements qui se produisent dans l'installation. Ces événements peuvent être des modifications de l'installation elle-même (nouvelles constructions d'écran biologique, démolitions ou encore détériorations consécutives à l'accident en cours) ou des modifications relatives aux procédés en cours. Comme cela sera précisé ultérieurement, la modification des données géométriques GIl et/ou de procédé Dp est réalisée sur la base de données opérateur Op et/ou de données d'évolution E (t) .
Le terme source S (t) délivré par le module M3 comprend l'ensemble des données relatives à la source qui émet le rayonnement nocif, à savoir :
- la position de la source de rayonnement,
- la nature du rayonnement concerné (énergie et type de rayonnement) ,
- le nombre de fissions qui se produisent, en fonction du temps, au niveau de l'accident,
- les données géométriques qui décrivent l'environnement immédiat de la source (nombre et position d'écrans éventuels) ,
- 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.)) . La position de la source émettrice est obtenue par triangulation, à partir d'au moins un
ensemble d'au moins trois capteurs de même nature. Dans ce cas, la nature du rayonnement est obtenue par le type de capteur qui détecte ce même rayonnement (par exemple, capteurs de rayonnement neutronique ou capteurs de rayonnement gamma) . Le nombre de fissions qui se produisent en fonction du temps au niveau de l'accident est déduit, de façon connue en soi, à partir des mesures effectuées par ces mêmes capteurs et en tenant compte de 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 sont issues du modèle géométrique 3D.
Dans tous les cas, les données géométriques qui décrivent la géométrie de l'équipement dans lequel se déroule le procédé qui contient la source de rayonnement, les données physico-chimiques qui caractérisent le milieu dans lequel se trouve la source et les données qui décrivent l'environnement de celle- ci sont déterminées à partir des données Dp et GIl, et, éventuellement, de données opérateur Op.
Les données opérateur Op sont des données appliquées au fil du temps, elles peuvent être fonction des évolutions du procédé. 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) ,
- 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.) .
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 un temps très court, à partir des données GIl, du terme source S (t) et de données internes I, les doses de rayonnement présentes dans l'installation, que le rayonnement soit une émission de neutrons ou un rayonnement gamma. Cette étape sera décrite en détail ultérieurement, en référence aux figures 6 à 10. Le module de calcul de dose M0D délivre des valeurs de dose ou de débit d'équivalent de dose d(ΔD) calculées en différents points ΔD de l'installation. Dans le cadre du perfectionnement de l'invention mentionné ci-dessus, les valeurs de doses ou de débit d' équivalent de dose d(ΔD) sont réparties dans des intervalles de doses et constituent des données I (Z1) réparties dans différentes zones Z1. Les valeurs d(ΔD), réparties ou
non dans des intervalles de doses, sont des données d'entrée du module de diagnostic MD.
L'étape de diagnostic mise en œuvre par le module MD est une étape d'analyse de l'évolution temporelle de l'accident de criticité dans l'installation. Durant l'étape de diagnostic sont calculées les données d'évolution temporelle E (t) , lesquelles sont les variations temporelles des valeurs de doses ou de débit d'équivalent de dose d(ΔD) . Une fois calculées, les données d'évolution temporelle E (t) sont comparées à des critères de référence Cr pour déterminer un chemin d' intervention tenant compte des critères Cr et du temps de parcours estimé nécessaire à un opérateur pour parcourir ce chemin, du temps nécessaire à ce même opérateur pour réaliser l'opération prévue, et de l'évolution de l'activité de la source pour l'estimation de la dose intégrée sur le temps de retour.
Selon un perfectionnement de l'invention, le procédé comprend, en parallèle de l'étape de calcul de dose ou de débit d'équivalent de dose, une étape de calcul de contamination. Ce perfectionnement est représenté en figure 3. Un module de calcul de contamination Mcc 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 susceptibles d'apparaître sur l'homme et/ou sur l'environnement pendant et/ou à la suite d'un accident réel ou simulé. Il est ainsi possible de calculer l'exposition des individus à la matière fissile initiale et aux produits de fissions créés lors de
l'accident, 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 reçue totale. Ces calculs peuvent alors tenir compte de la vitesse des vents, selon des caractéristiques normalisées 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 gaussiennes 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 sur l'homme et/ou l'environnement. En fonction des 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 GIl mentionnées précédemment. Alors que les données géométriques GIl concernent la description géométrique du volume interne de l'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 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. Les données d'évolution temporelles peuvent 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 figures 4 et 5 vont maintenant être décrites .
Les figures 4 et 5 correspondent au cas où l'accident est simulé. Le module de détermination de terme source M3 est ici constitué d'un module d'expertise ME couplé à un module de codes de calcul C0.
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 œuvre dans l'installation et le module de codes de calcul C0 comprend l'ensemble des codes de calcul ou algorithmes susceptibles d'être associés à ces différents procédés. Le module d'expertise ME reçoit en entrée les données géométriques GIl, les données Dp et, éventuellement, des données opérateur Op. Le module d'expertise ME délivre des données dE nécessaires à la modélisation de la dynamique de l'accident qui est élaborée, en fonction du type de milieu, par le module de codes de calcul C0. Le code de
calcul mis en œuvre par le module C0 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. Les données de dynamique cinétique dS délivrées par le module C0 sont alors utilisées pour élaborer le terme source S (t) dans des situations d'évolution temporelle.
L'étape de calcul de doses mise en œuvre par le module MCD va maintenant être décrite. La figure 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) et une étape de lecture des données de source S (t) (module 2) . L'ordre dans lequel les étapes de lecture sont effectuées est indifférent, ces deux 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 œuvre les procédés et des écrans présents dans le bâtiment. 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 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, métal, etc . ) . Les étapes de lecture mentionnées ci-dessus sont suivies d'une étape d'évaluation des coefficients d'atténuation K{Mk) (k=l, 2, ..., n) des différents matériaux Mk (k=l, 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 D0(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 3) . L'étape de calcul mise en œuvre par le module 3 est effectuée à partir des données GIl, S (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 K(Mk) d'un matériau Mk traversé par un rayonnement s'écrit sous la forme :
K(Mk) = aX + bY + cXY + dX2 + eY2 + fZ + gW Les coefficients a, b, c, d, e, f et g sont des paramètres connus de valeur fixe qui sont caractéristiques du matériau Mk 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 Mk 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, 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 + fZ est un terme constant Ko. Ainsi, la grandeur K{Mk) 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 doses 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 3 sont effectuées quatre étapes de calcul élémentaires effectuées par les modules respectifs 4, 5, 6 et 7. Le module 4 effectue une étape de détermination de plans caractéristiques utiles pour le calcul de dose. A titre d'exemple non limitatif, un ensemble de plans caractéristiques PD 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) . Chaque plan caractéristique PD est un plan vertical, c'est-à- dire un plan perpendiculaire aux plans PE 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 PE et Pv. 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 PE et Pv et qui sont perpendiculaires aux plans PE et Pv sont concernées. L'ensemble des plans caractéristiques est sélectionné à partir des données géométriques G.
A l'étape 5 (module 5), un balayage est ensuite effectué entre les plans caractéristiques PD afin de déterminer différents plans de calcul Pc. Les
plans de calculs P0 sont alors obtenus par rotation, avec un pas angulaire θ, des plans caractéristiques PD autour d'un axe Zp perpendiculaire aux plan PE et Pv et passant par le point source E. Chaque plan de calcul P0 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 5 de détermination des plans de calcul succède une étape 6 (module 6) de détermination de droites caractéristiques QD dans chaque plan de calcul. Pour un plan de calcul donné, une droite caractéristique QD 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 Q1 de l'invention pour le plan de calcul considéré. Par construction, un plan de calcul Pc se divise en deux demi-plans symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe vertical Zp. L'ensemble des droites caractéristiques relatives à un plan de calcul se divise donc en deux demi-ensembles de droites caractéristiques. La figure 10 illustre, à titre d'exemple non limitatif, un demi-ensemble de droites caractéristiques Q1 pour le plan de calcul P0 de la figure 9. Le demi-plan de calcul coupe le plan de visualisation Pv selon une droite D de vecteur unitaire u . Un ensemble de points caractéristiques ΔD appartenant à la droite D est alors déterminé (étape 7 du procédé de l'invention) . Un point caractéristique ΔD
est obtenu par l'intersection d'une droite caractéristique Q1 et de la droite D. La figure 8 représente, à titre d'exemple, une succession de points caractéristiques Δo, Δi, Δ2, , Δn. Les points caractéristiques ΔD ont une position géométrique connue dans l'installation. La structure de l'installation entre le point source E et chacun des points ΔD est également connue (cf. figure 10) . Ainsi, à partir des données calculées précédemment D0(P) et K(Mk) , de la position connue des points ΔD par rapport à la source émettrice E et de la structure connue de l'installation entre la source E et les points Δ-, , la dose de rayonnement d(ΔD) présente en chaque point ΔD peut-elle être calculée (étape 8 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(ΔD) n'est donc évalué que pour les points ΔD situés dans les zones à l'air libre.
Le calcul de la dose en un point -, est obtenu par l'équation suivante :
- 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 I0 du 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 : c Λ où Io est la distance mentionnée précédemment et 1 la distance du point source E au point Δ-, , et
- K(Mk) est le coefficient d' atténuation du matériau Mk 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 Mk traversé par le rayonnement s'écrit :
K(Mk) = gxW+K0 où la grandeur W représente la distance parcourue par le rayonnement au travers du matériau Mk. De façon préférentielle, la grandeur W est définie en fonction de l'angle α 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 α compris entre 0° et une valeur limite prédéterminée αiim (0< αiim< π/2) , W est l'épaisseur réelle de matériau traversé, et Pour un angle α compris entre la valeur limite prédéterminée αiim et π/2, W est la valeur Wiim de l'épaisseur du mur ou de l'écran qui correspond à l'angle alim.
La quantité αiim est choisie de manière à ne pas sous-estimer la dose d(ΔD) pour les angles importants. Cette quantité OCi11n varie avec le type de rayonnement .
La figure 7 représente un perfectionnement du module représenté en figure 6. Les doses calculées sont ici réparties dans des intervalles de doses prédéterminés et des courbes isodoses sont élaborées. Outre les modules 1-8 mentionnés ci-dessus, le module Mcd comprend un module 10 qui répartit les doses calculées dans des intervalles de doses prédéfinis [di,di+l[.
Un exemple d'une telle répartition va être décrit, dans lequel les doses d(ΔD) sont réparties dans n intervalles de doses [di, di+1 [ (i=l, 2, ..., n) .
La répartition des doses calculées dans les différents intervalles de dose s'effectue ainsi :
- si les doses d(ΔD) et d(ΔD+i) calculées pour deux points caractéristiques successifs ΔD et ΔD+i d'une même zone à l'air libre appartiennent à un même intervalle [<iz,<iz + l[, alors une même zone Z1 est affectée entre ces points ;
- sinon, la dose d ( (ΔD+ΔD+i) /2) au point milieu (ΔD+ΔD+i) /2 est calculée et il est recherché, par dichotomie, un ou des points Δk dont la dose d (Δk) est une limite d'intervalle de doses, une même zone d' appartenance étant affectée entre deux points consécutifs appartenant au même intervalle de doses. Les données d(ΔD) réparties dans les différentes zones Z1 constituent des données I (Z1) .
Il est alors possible d'obtenir, pour une même droite de calcul D, une courbe d' isodoses C(Z1) à partir des données I (Z1) (étape 9 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(Z1) constituent une surface d' isodoses dans l'ensemble du plan de visualisation Pv. A titre d'exemple non limitatif, la figure 11 illustre une répartition des doses calculées dans cinq zones Z1-Z5. Dans le cas particulier où le plan de visualisation est le plan horizontal PE qui contient le point source E, tous les murs et écrans sont traversés perpendiculairement à leur surface (α = 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(Δ
D) et d(Δ
D+i) n'appartiennent pas au même intervalle [di, di+1], la distance 1 qui sépare le point source E d'un point Δ
D où la dose de rayonnement d(Δ
D) correspond à une limite d'intervalle s'exprime simplement par l'équation :
Le procédé de l'invention présente de nombreux avantages : - calculer en temps réel l'impact d'un accident de criticité,
- diagnostiquer et pronostiquer l'évolution de l' accident,
- prévenir les conséquences inacceptables pouvant survenir au niveau des équipes d'intervention, en simulant des solutions pouvant mettre en œuvre des modifications de l'installation elle-même ou des modifications des procédés mis en œuvre dans celle- ci, de manière à vérifier la faisabilité et l'efficacité des ces modifications,
- valider la faisabilité des décisions prises pour une intervention,
- 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 dosimétrie 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.