Sensibilité
de la modélisation de la dispersion atmosphérique
Contexte
et enjeux
Dans le cadre de la réalisation des études de
danger, la réglementation française prévoit le calcul de périmètres de sécurité autour des
établissements industriels
à risques. Ces valeurs conditionnent la mise en oeuvre de mesures
importantes en matière de prévention et de protection. Depuis la
promulgation de la loi du 30 juillet 2003 (dite « loi Bachelot
»), relative à la prévention des risques technologiques et
naturels et à la réparation des dommages, introduisant notamment la
mise en place de PPRT (Plan de Prévention des Risques Technologiques),
les mesures ayant pour objet de limiter les effets des accidents
éventuels doivent être explicités, en prenant en compte la probabilité,
pour les installations à haut risque classées Seveso 2.
La
libération accidentelle de gaz toxique constitue un des scénarios
d’accident les plus répandus. Des quantités significatives de produit
rejetées peuvent entraîner la formation de nuages dangereux pour les
personnes et pour l’environnement. La propagation de ces nuages dans
l’atmosphère est un phénomène extrêmement complexe régi par de
nombreuses variables. L’étude de la dispersion atmosphérique des nuages
de gaz, afin de modéliser les conséquences et donc d’estimer les
périmètres de sécurité, fait appel à des logiciels de simulation. Parmi
les nombreux outils disponibles sur le marché ou développés en interne
par les entreprises, celui qui semble incontournable et qui fait
référence, d’après les avis des industriels, des bureaux d’étude et des
tiers experts, est le logiciel PHAST
(Process Hazard Analysis Software Tool). Les utilisateurs de cet outil
ont constaté que les résultats de la simulation sont dépendants d’un
très grand nombre de paramètres de modélisation ajustables. L’accès
libre à ces paramètres est un des avantages de ce logiciel. Cependant,
on constate que les résultats produits peuvent être très sensibles aux
valeurs fournies de ces paramètres voire à certains détails du scénario
accidentel étudié. Or, même si l’utilisateur est expert, sa
connaissance des valeurs et leur impact sur la modélisation du
phénomène présente souvent une certaine incertitude. Ne pas maîtriser
l’effet de ces incertitudes peut donc décrédibiliser les calculs des
rayons de danger issus des études.
Ainsi, compte
tenu de ces
constatations et d’un besoin évident de s’assurer que les études de
danger sont basées sur les meilleures connaissances scientifiques, il
est apparu essentiel de mener une étude approfondie sur l’étude de la sensibilité paramétrique de
logiciels de modélisation de la dispersion atmosphérique de gaz
et en particulier de PHAST. L’enjeu principal de ces recherches est
l’acquisition de connaissances sur la modélisation de scénarios
accidentels et de leurs impacts pour une meilleure utilisation des
outils de calcul.
Projet de recherche
Ce
projet de
recherche fait l'objet de la thèse de doctorat de Nishant PANDYA, qui a débutée en octobre 2006. Le laboratoire
d'accueil est le Laboratoire
de Génie Chimique de Toulouse
(UMR CNRS 5503), et le directeur de thèse est le Prof. Nadine GABAS.
Cette recherche est menée en étroite collaboration avec des experts de
différents groupes industriels et cabinets d'expertise. Les partenaires
et financeurs du projet sont :
des
grands groupes industriels : Sanofi-Aventis, Total, Rhodia, Arkema, Air
Liquide
des bureaux d'étude et cabinets d’expertise
: Technip, URS, IRSN
la société DNV,
éditeur du logiciel de référence dans le domaine.
La
diversité de ces participants montre la volonté d'établir un diagnostic
partagé sur la sensibilité des modèles de dispersion et sur
l'utilisation des logiciels de calcul, dans le cadre des études de
dangers. Livrables attendus du travail :
Un rapport sur PHAST qui
recense, pour chaque famille de scénarios, des indications sur les
paramètres les plus « critiques » pour le calcul du
rayon de danger. Ce document intégrera également une plage de valeurs
conseillée pour les paramètres les plus sensibles dans chaque famille
de scénarios, et fournira des indications permettant d’éclairer le
choix d’une valeur dans cette plage. L’objectif du rapport serait
d’aider à une « utilisation raisonnée », ou
maîtrisée, de l’outil.
Un rapport apportant un éclairage sur le niveau de
représentativité d’un calcul de dispersion. Il
s'agira d'expliquer dans quelle mesure le degré d’incertitude sur les
hypothèses (valeurs incertaines de certains paramètres du terme source,
du modèle, des conditions météorologiques) impliquera nécessairement un
certain niveau incompressible d’incertitude dans les résultats de
modélisation. Cette incertitude « intrinsèque »
existerait même si l’on remplaçait PHAST par un autre logiciel de
modélisation.
Une
identification des types de scénarios où PHAST peut permettre de
déterminer avec certitude les conséquences majorants d’un
événement redouté. Ceci facilitera la hiérarchisation de scénarios, en
identifiant rapidement les scénarios nécessitant une étude plus
détaillée.
Contacts
Prof. Nadine Gabas
(ENSIACET et Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse) : nadine.gabas@ensiacet.fr
