Analyse des risques et prventiondes accidents majeurs (DRA-007)

Rapport final Opration a

ASSURANCE

ASSessment of the Uncertainties in Risk Analysisof Chemical Establishments

Projet U.E. ENV4-CT97-0627

D. HOURTOLOU

Direction des Risques Accidentels

S E P T E M B R E 2 0 0 2

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ASSURANCEASSessment of the Uncertainties in

Risk Analysis of ChemicalEstablishments

Rapport final Opration a - DRA-07

Projet U.E. ENV4-CT97-0627

24 SEPTEMBRE 2002

PERSONNES AYANT PARTICIPE A L'ETUDED. HOURTOLOU

Ce document comporte 59 pages (hors couverture et annexes).

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TABLE DES MATIERES

1. RSUM ................................................................................................................................................ 4

2. INTRODUCTION ................................................................................................................................. 5

2.1 CONTEXTE ........................................................................................................................................... 52.2 OBJECTIFS............................................................................................................................................ 52.3 DROULEMENT .................................................................................................................................... 62.4 CONTENU DU RAPPORT ........................................................................................................................ 7

3. DESCRIPTION DE LINSTALLATION DE RFRENCE............................................................ 8

4. ANALYSE QUALITATIVE DES RISQUES...................................................................................... 9

4.1 DMARCHE SUIVIE PAR LINERIS ....................................................................................................... 94.1.1 Mthode d'identification des dangers ........................................................................................ 94.1.2 Critres retenus pour la hirarchisation des risques .............................................................. 10

4.2 RCAPITULATIF DES MTHODES EMPLOYES PAR LES DIFFRENTS PARTENAIRES.............................. 124.3 ANALYSE ET COMPARAISON DES DIFFRENTES MTHODES ................................................................ 13

4.3.1 Comparaison des diffrentes mthodes danalyse inductive ................................................... 134.3.2 Une mthode danalyse dductive : larbre de dfaillances.................................................... 144.3.3 Comparaison de deux mthodes bases sur le jugement dexpert........................................... 15

4.4 CRITRES DE CLASSIFICATION RETENUS PAR LES DIFFRENTS PARTENAIRES ..................................... 174.4.1 Comparaison des catgories de probabilits........................................................................... 174.4.2 Comparaison des catgories de consquences ........................................................................ 194.4.3 Critres de slection des scnarios retenus pour l'analyse approfondie ................................. 20

4.5 CHOIX DES SCNARIOS POUR L'ANALYSE QUANTITATIVE................................................................... 214.6 CONCLUSION QUANT LANALYSE QUALITATIVE DES RISQUES......................................................... 23

5. ANALYSE QUANTITATIVE DES RISQUES ................................................................................. 24

5.1 EVALUATION DES PROBABILITS ....................................................................................................... 245.1.1 Comparaison des mthodes de quantification employes........................................................ 245.1.2 Comparaison des calculs de probabilit ................................................................................. 255.1.3 Analyse des sources dincertitudes .......................................................................................... 255.1.4 Conclusions quant aux dmarches utilises ............................................................................ 27

5.2 EVALUATION DES CONSQUENCES..................................................................................................... 275.2.1 Distances d'effets calcules pour les 11 scnarios de rfrence.............................................. 275.2.2 Sources dincertitude lies au calcul du terme source ............................................................ 285.2.3 Sources dincertitude lies aux modles de dispersion atmosphrique ................................... 295.2.4 Sources dincertitude lies aux seuils de toxicit utiliss ........................................................ 30

5.3 EVALUATION DU RISQUE SOCITAL ET INDIVIDUEL............................................................................ 315.4 CONCLUSION QUANT L'ANALYSE QUANTITATIVE DES RISQUES ....................................................... 32

6. ETUDES DE CAS................................................................................................................................ 34

6.1 DESCRIPTION SUCCINCTE................................................................................................................... 346.2 EXEMPLES DE RSULTATS OBTENUS .................................................................................................. 35

6.2.1 Cas n1 .................................................................................................................................... 356.2.2 Cas n2 .................................................................................................................................... 376.2.3 Cas n3 .................................................................................................................................... 386.2.4 Cas n4 .................................................................................................................................... 396.2.5 Cas n5 .................................................................................................................................... 416.2.6 Cas n6 .................................................................................................................................... 41

6.3 CONCLUSIONS DE LEXERCICE ........................................................................................................... 41

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7. BILAN COMPARATIF DES AVANTAGES ET INCONVNIENTS ENTREMTHODES DTERMINISTE ET PROBABILISTE.................................................................. 43

7.1 DFINITIONS ...................................................................................................................................... 437.1.1 Le concept de dfense en profondeur ...................................................................................... 437.1.2 L'approche dterministe .......................................................................................................... 447.1.3 L'approche probabiliste........................................................................................................... 44

7.2 COMPARAISON DES DEUX APPROCHES DTERMINISTE ET PROBABILISTEDANS UN PROCESSUS COMPLET D'ANALYSE ET DE GESTION DES RISQUES ........................................... 45

7.2.1 Etape d'identification des dangers et de hirarchisation des risques...................................... 457.2.2 Etape du choix des scnarios pour la phase de quantification................................................ 467.2.3 Quantification des scnarios choisis : calcul des probabilits................................................ 467.2.4 Quantification des scnarios choisis : calcul des consquences ............................................. 477.2.5 Critres d'acceptabilit du risque majeur prsent par le site ................................................ 487.2.6 Etape de la gestion des risques : matrise de l'urbanisation, PPI , information du public...... 49

7.3 AVIS DE LINERIS............................................................................................................................. 507.3.1 Approche probabiliste / approche dterministe....................................................................... 507.3.2 Approche par les barrires de dfense .................................................................................... 51

8. CONCLUSION .................................................................................................................................... 53

9. GLOSSAIRE ........................................................................................................................................ 56

10. RFRENCES..................................................................................................................................... 57

11. LISTE DES ANNEXES....................................................................................................................... 59

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1. RESUME

Le projet ASSURANCE (ASSessment of the Uncertainties in Risk Analysis of ChemicalEstablishments) fait suite avec une dizaine d'annes de recul, un autre projet europenintitul BEMHA : Benchmark Exercise on Major Hazards Analysis.

Lobjectif d'ASSURANCE tait de faire une analyse compare des mthodes danalyse desrisques et des approches scurit travers lEurope. Pour cela, le projet dune dure detrois ans (1998-2001) a runi neuf organismes europens experts en analyse des risques,qui ont valu les risques dune installation chimique relle prise en rfrence.

En tirant les leons du premier benchmark, ASSURANCE s'est attach dans le dcoupagedes diffrentes tapes du projet, mieux cadrer le travail des experts, pour ainsi permettrela comparaison des rsultats intermdiaires qui influent sur lvaluation finale du risque.C'est ainsi qu'ont t successivement compares les mthodes d'identification des dangerset de hirarchisation des risques, de slection des scnarios d'accidents quantifier,d'valuation des probabilits d'occurrence de ces scnarios puis de leurs consquences.

Le prsent rapport rsume les principaux constats que l'INERIS dresse, en tant quepartenaire, la fin de ce projet europen.

Le facteur le plus important dans la variabilit des rsultats est finalement li au jugementd'expert, c'est--dire l'exprience et la connaissance des phnomnes par l'analyste, quivont lui permettre de dfinir les hypothses les plus ralistes dans les scnarios modliss.

L'INERIS a ensuite voulu profiter de son exprience dans le projet ASSURANCE, pourproposer quelques points de comparaison entre les approches dterministe et probabilistedu risque. Il en ressort en substance que dans le cadre d'une dmarche de gestion desrisques autour des sites classs, aucune des deux approches n'est parfaitement adapte pourbaser une politique cohrente et transparente de gestion.

Une solution alternative propose dans ce rapport, serait alors de s'appuyer sur le conceptdes barrires de dfense et de la dfense en profondeur, qui est le principe fondateur de lascurit, dans les installations nuclaires ou industrielles en France. De l'avis de l'INERIS,l'approche par barrires de dfense permet plus de transparence dans la prsentation de lagestion des risques, et donc une communication mieux perue au final par le public et lesassociations. Plusieurs pays europens s'orientent d'ailleurs peu peu vers cette approche,tels que la Grande-Bretagne (HSE) et les Pays-bas (Ministre nerlandais du travail).

Le projet ASSURANCE est un rel succs et ouvre de nombreuses perspectives. A ce titre,lINERIS propose d'organiser le mme type d'exercice au plan national, par exemple entretrois ou quatre principaux tiers experts franais. Un tel projet favoriserait l'change mutueldes connaissances, et l'approche franaise de la scurit en sortirait certainement enrichie.

Au niveau europen, le projet ARAMIS (Accidental Risk Assessment Methodology forIndustrieS) vient de dbuter. Ce projet coordonn par l'INERIS, a pour objectif dedvelopper une mthode harmonise d'analyse des risques qui sache intgrer les pointsforts des mthodes de chaque partenaire europen. Les conclusions tires du projetASSURANCE seront certainement mises profit dans un avenir proche, pour servir lesobjectifs trs complmentaires de ce nouveau projet.

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2. INTRODUCTION

2.1 CONTEXTEDepuis plus dune vingtaine dannes, les mthodes danalyse des risques nont cessdvoluer et leurs rsultats sont dsormais devenus dterminants auprs des dcideurs enmatire de gestion du risque autour des tablissements hauts risques. Lintrt toujourscroissant damliorer la connaissance des risques gnrs par ces tablissements fait enpartie suite loccurrence de certains grands accidents industriels qui ont marqu lesmmoires : Flixborough (1974), Seveso (1976), Bhopal (1984), Mexico City (1984) pourne citer que ceux-l (cf. Khan et al. [1]).

Aujourdhui, les outils danalyse des risques sont utiliss pour argumenter les dcisionsprises concernant la dlivrance des autorisations dexploiter, la matrise de lurbanisation etllaboration des plan de secours. Toutefois, des diffrences dapproche et de mthodessubsistent parmi les spcialistes, et lincertitude dans lvaluation finale des risques estparfois importante, quelle soit due aux modles employs, des divergences sur lesparamtres choisis ou les hypothses lies aux scnarios daccidents considrs.

Pour mieux comprendre lorigine de ces incertitudes, le JRC 1 ISPRA a organis et conduitentre 1989 et 1991, un premier projet europen de comparaison des diffrentes mthodes,modles et techniques danalyses des risques alors employs par diffrents experts delUnion Europenne. Ce projet sintitulait BEMHA : Benchmark Exercise on MajorHazards Analysis. Cet exercice a rvl une grande disparit des rsultats obtenus parchaque expert sur une mme installation chimique de rfrence, sans permettre toutefois declairement identifier les facteurs, ni linfluence de chaque facteur dans la disparit globale.

Une dizaine dannes plus tard, ltat de lart et les techniques dvaluation des risques ontfortement volu. Les phnomnes physiques (dispersion, incendie, explosion) sont mieuxconnus, les modles sont plus prcis, les bases de donnes probabilistes sont plus toffes.En tirant les leons du premier projet BEMHA, le RIS 2 et le JRC ISPRA organisent en1998 un second projet europen pour comparer les diffrentes mthodes danalyse derisques sous lacronyme ASSURANCE : ASSessment of the Uncertainties in RiskANalysis of Chemical Establishments.

2.2 OBJECTIFSComme lors du premier exercice de benchmark, lobjectif de ce nouveau projet tait derunir diffrents instituts europens experts de lanalyse des risques et de les faire travaillersur une seule installation chimique relle prise en rfrence.

La diffrence notable avec le projet BEMHA rside dans le dcoupage des tapes duprojet, prvu pour mieux cadrer le travail des experts, et ainsi permettre la comparaison desrsultats intermdiaires qui interviennent dans lvaluation finale du risque.

1 JRC : Joint Research Centre2 RIS National Laboratory : Institut de recherche danois

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Les trois objectifs principaux du projet ASSURANCE sont les suivants :

mesurer la variabilit totale des rsultats obtenus par chaque partenaire, mesurer la contribution la variabilit totale de chaque phase dune analyse

complte des risques (dfinition des scnarios, des probabilits, modlisation desconsquences, etc.),

mesurer la contribution de chaque facteur dincertitude identifi la variabilittotale des rsultats.

2.3 DEROULEMENTLe projet ASSURANCE rassemble neuf organismes de recherche europens :

deux coordinateurs du projet : RIS et JRC ISPRA, sept partenaires ralisant les analyses de risques de linstallation de rfrence :

DNV-TECHNICA (GB), HSE (GB), NCSR DEMOKRITOS (Grce), TNO (P-B),DICMA-Universit de Bologne (Italie), VTT (Finlande) et lINERIS.

Le projet a dbut en 1998 pour sachever lautomne 2001. Les rapports finaux ont tenvoys la commission europenne au mois de mars 2002. Le projet ASSURANCE s'estainsi droul suivant cinq phases conscutives :

Phase 1 (dure initiale : 6 mois) : visite de ltablissement chimique pris enrfrence puis phase de collecte des informations et de la documentation,

Phase 2 (dure initiale : 6 mois) : valuation qualitative des risques, c'est--direlidentification des dangers et la hirarchisation des risques,

Phase 3 (dure initiale : 6 mois) : valuation quantitative des risques, c'est--direlvaluation des consquences, et la quantification du risque individuel et durisque socital,

Phase 4 (dure initiale : 10 mois) : organisation de petits exercices (tudes de cas)sur des points spcifiques de lvaluation des risques, afin dtudier leur influencesur les rsultats finaux,

Phase 5 (dure initiale : 5 mois) : valuation des rsultats, conclusions etrdaction du rapport final par le coordinateur du projet.

Les experts des neufs organismes de recherche membres du projet (cf. liste des contacts enannexe A) se sont runis six reprises tout au long des trois annes du projet, soit aurythme d'une runion d'avancement tous les six mois :

- la runion de lancement du projet a eu lieu en mai 1998,- une seconde runion s'est tenue en novembre 1998, au sein du site chimique pris

comme installation de rfrence. Il s'agissait du dbut de la phase de recueild'informations,

- en juin 1999, la troisime runion marquait la fin de la phase d'valuationqualitative des risques,

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- en mai 2000, la quatrime runion marquait la fin de la phase d'valuationquantitative des risques,

- en novembre 2000, la cinquime runion a permis la comparaison et la discussionautour des diffrents cas modliss par chaque partenaire,

- en mars 2001, les partenaires se sont runis une dernire fois pour discuter desconclusions tirer de l'exercice de benchmark, et du projet de rapport final.

Pour mmoire, la participation de lINERIS a t finance par la commission europenne hauteur de 50 %, et pour le reste par le programme DRA-07 Analyse des Risques etPrvention des Accidents Majeurs. Ce travail a constitu lopration A de ce programme.

2.4 CONTENU DU RAPPORTLe prsent rapport est rdig dans le cadre du programme DRA-07. Il rsume lesprincipales conclusions que l'INERIS tire de sa participation ASSURANCE. Dans ce but,ce rapport ne se veut pas exhaustif et ne reprsente qu'une vue partielle du projetASSURANCE. Pour plus de dtails sur le droulement du projet et sur l'tude comparativemene de faon trs complte par le RIS et le JRC ISPRA, le lecteur est invit sereporter sur les rapports finaux du projet, dont les rfrences sont fournies la fin duprsent rapport [3], [4].

Aprs une brve description des installations ayant servi de rfrence tout au long duprojet, ce rapport prsente successivement les tapes d'analyse qualitative des risques,d'analyse quantitative puis les tudes de cas cibles sur des points spcifiques. Pourchacune de ces trois parties, les approches dveloppes par chaque partenaire sont d'aborddcrites, puis compares entre elles. Les principales diffrences releves lors de lacomparaison sont alors mises en lumire, en s'attachant surtout sur celles gnratrices desincertitudes les plus importantes dans les rsultats finaux.

Dans une dernire partie, l'INERIS propose en s'appuyant sur les rsultats du projet, unecomparaison entre les approches dterministe et probabiliste du risque, et tente finalementde dgager une conclusion gnrale sur l'ensemble de ces comparaisons puis sur l'intrtglobal d'un projet de benchmark tel qu'ASSURANCE.

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3. DESCRIPTION DE LINSTALLATION DE REFERENCE

Figure 1 : linstallation prise en rfrence dans son environnement

Linstallation industrielle prise en rfrence pour le projet ASSURANCE est une usine derception, de stockage et dutilisation dammoniac anhydre pour la fabrication dengrais.

Le site multi-exploitants comprend environ 3 000 salaris. Il est situ aux abords dunegrande ville touristique, avec un accs important sur le port de cette ville. A louest deltablissement (cf. Figure 1 ci-dessus), se situe le plus fort de la zone urbanise avec unedensit de population de 500 habitants au km. Au sud-ouest des installations, se situe unvillage avec une densit de population de 200 habitants au km. Sont galement signalerdans le voisinage de ltablissement, une zone naturelle protge, des plages et une stationtouristique pouvant recevoir des milliers de touristes durant les mois dt.

Au sein de cet tablissement de rfrence, le champ des analyses de risques menes parchacun des partenaires a t dlimit aux installations suivantes :

le terminal dune canalisation de transfert dammoniac reliant deux tablissementsproducteurs et utilisateurs dammoniac, distants de quelque 70 km entre eux,

un parc de stockage dammoniac sous pression constitu de 10 rservoirshorizontaux parallles de 100 tonnes chacun,

un rservoir cryognique dune capacit de 15 000 tonnes sous 33C, une installation de chargement / dchargement de bateaux transportant

lammoniac cryognique, une installation de chargement / dchargement de camions transportant

lammoniac liqufi sous pression, le rseau de canalisations reliant ces diffrentes installations entre elles.

stadium

Touristicresort(Camping)

Forest

commercial / industrialarea

Village

Agricultural area

Urbanarea

Forest

1 km

Installation de rfrence

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4. ANALYSE QUALITATIVE DES RISQUES

Lanalyse qualitative des risques constitue la premire phase dune valuation compltedes risques. Elle consiste identifier lensemble des situations dangereuses susceptibles desurvenir dans un tablissement, puis de coter ces vnements en Gravit et en Frquenceafin de les hirarchiser dans une matrice des risques.

Il sagit alors de fixer des critres permettant de dcider quels vnements ou scnariosseront ensuite quantifis en termes de consquences et de probabilits doccurrence dans laseconde phase du projet : lvaluation quantitative des risques.

4.1 DEMARCHE SUIVIE PAR LINERIS

4.1.1 Mthode d'identification des dangersPour cette premire phase du projet ASSURANCE, lINERIS a choisi de mettre en uvreune Analyse Prliminaire des Risques (APR). LAPR est une mthode dusage trs gnralcouramment utilise pour lidentification des risques au stade prliminaire et un niveauglobal. Cette mthode non exhaustive est base sur ltude des situations dangereuses liesaux produits et aux quipements mis en uvre dans linstallation tudie ; elle permetensuite didentifier leurs causes et leurs consquences.

Il convient de signaler tout de suite que la mthode propose par lINERIS dans ce projetest exprimentale, notamment concernant la phase de cotation et de hirarchisation desrisques. Elle est en fait replacer dans le contexte de sa mise en uvre, soit en 1998, audbut du projet dASSURANCE. Lapproche propose dans ce rapport ne reflte donc plusncessairement le savoir-faire et les mthodes actuels de lINERIS.

LAPR peut sinscrire dans le processus de conception dune installation nouvelle, aumoment du choix des concepts de scurit. Dans ce cas prcis, lintrt de lAPR, parrapport aux autres mthodes telles que lAMDEC, lHAZOP, est de pouvoir tre utilise audbut de la conception dune installation, avant la dfinition prcise des quipements et desschmas de circulation des fluides. Elle fournit une premire analyse de scurit setraduisant par des lments constituant une bauche des futures consignes dexploitation etde scurit. Elle permet galement de choisir les quipements les mieux adapts.

Mais elle est aussi frquemment utilise dans le cadre dune dmarche dAnalyseQuantitative des Risques dont lobjectif est daider la matrise des risques duneinstallation, en aboutissant un plan dactions visant rduire les risques jugsinacceptables. Elle permet dans ce cas, de prescrire des actions prventives et correctivespour amliorer la matrise des risques.

Avant de mettre en uvre lAnalyse Prliminaire des Risques, lINERIS procde enpralable une description fonctionnelle de linstallation tudie. Cette description estralise partir des documents dcrivant linstallation et a pour objectif le dcoupage delinstallation en fonctions principales et par zone gographique, auxquelles sont associesdes quipements et des produits. Un recensement rapide des moyens de prvention, deprotection et dintervention disponibles a galement t effectu ce stade de l'analyse.

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Pour complter et enrichir son APR, l'INERIS a ensuite procd une analyse desaccidents passs sur des installations comparables utilisant de l'ammoniac liqufi souspression ou cryognique. Cet exercice permet aussi de fournir des informationsdterminantes dans la cotation de la probabilit d'occurrence des vnements identifisdans l'APR, et dans ladquation des dispositifs de scurit existants.

Qu'il s'agisse d'HAZOP, d'AMDEC ou mme d'une APR, le point commun de toutes cesmthodes est de vouloir organiser la rflexion des spcialistes de l'installation (ingnieursprocds, maintenance, instrumentation) sur les risques particuliers que peuventengendrer les substances ou quipements de ladite installation. Ces mthodes d'analyse desrisques n'ont donc de sens que si elles sont menes en groupes de travail. L'INERIS, en tantqu'animateur du groupe, se cantonne alors dans le rle de garant de la mthode.

Bien videmment, compte tenu de la difficult de mobiliser le personnel du site pour un telexercice dans le cadre du projet ASSURANCE, l'APR dont les rsultats sont prsents ci-aprs n'a pas donn lieu un groupe de travail sur site. Cela apporte ncessairement unpremier biais important dans les rsultats de cet exercice. Nanmoins, dans un souci decohrence et de crdibilit, l'APR est tout de mme le fruit de la rflexion d'un groupe detravail interne l'INERIS, constitu de trois ingnieurs pendant deux jours.

Les rsultats de la rflexion du groupe sont consigns dans un tableau de synthse, dont latrame gnrale est prsente dans le paragraphe 4.3.1 suivant.

4.1.2 Critres retenus pour la hirarchisation des risquesUne fois la mthode d'analyse des risques droule, il est essentiel de coter qualitativementchaque situation dangereuse identifie, la fois par rapport la gravit de sesconsquences et par rapport sa frquence ou sa probabilit d'occurrence.

Le but de cet exercice de hirarchisation des risques est double. D'abord, il permet l'exploitant de pouvoir juger rapidement de "l'acceptabilit" de ses risques, puisventuellement de hirarchiser ses priorits d'amlioration des dispositifs ou dispositionsde scurit en regard des situations classes comme plus critiques. En second lieu,l'exercice doit permettre de recenser l'ensemble des scnarios qui sera retenu pourl'valuation quantitative, comme reprsentatif des risques majeurs de ladite installation.

Compte tenu du risque principalement toxique de l'ammoniac, l'INERIS a choisi decaractriser la gravit des pertes de confinement identifies dans l'APR, exclusivement entermes de distances d'effets toxiques. Les seuils d'effets retenus ont t dfinis en termes detoxicit accidentelle sur les personnes (cf. document SEI de 1998, [6]). Pour un autreproduit (inflammable par exemple), la mme approche aurait pu tre dveloppe en termesd'effets sur les structures (effets dominos ou de pollution sur l'environnement).

Classes de Gravit Seuil des effets ltaux Seuil des effets irrversibles

Gravit 1 Distance aux effets ltaux l'intrieur du siteDistance aux effets irrversibles

l'intrieur du site

Gravit 2 Distance aux effets ltaux l'intrieur du siteDistance aux effets irrversibles

l'extrieur du site

Gravit 3 Distance aux effets ltaux l'extrieur du siteDistance aux effets irrversibles

l'extrieur du site

Tableau 1 : Classes de gravit proposes par l'INERIS dans le cadre de lexercice

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S'agissant de caractriser la probabilit d'occurrence de l'vnement recens en APR,l'INERIS a pris le parti pour cet exercice, d'valuer la probabilit en fonction du nombred'vnements ou de dfaillances lmentaires indpendants ncessaires pour engendrerl'vnement redout. Quatre classes de frquence ou de probabilit ont ainsi t dfinies :

Frquence 1 : un seul vnement est suffisant pour dclencher l'occurrence del'vnement redout : dfaillance d'quipement, erreur humaine, etc ;

Frquence 2 : la combinaison de deux vnements indpendants est ncessaire pourdclencher l'occurrence de l'vnement redout ;

Frquence 3 : la combinaison de trois vnements indpendants est ncessaire pourinitier l'vnement redout ;

Frquence 4 : l'occurrence de l'vnement redout requiert la combinaison de plusde trois vnements indpendants ;

Au regard des classes de gravit / probabilit qu'il a dfinies pour cette exercice, l'INERISa propos galement une matrice d'acceptabilit des risques, alternative entre les mthodesprobabiliste pure et dterministe pure, et fonde sur la "robustesse" des barrires dedfense en place face aux vnements redouts.

Suite au classement des vnements redouts en gravit / probabilit, la matrice ci-aprspropose ( l'instar de la courbe de Farmer) la dfinition de trois zones de risque :

une zone autorise sans spcification particulire ; une zone dite acceptable en hachur dans laquelle le risque est tolr ; une zone critique en gris dans laquelle le risque est qualifi d'inacceptable.

Probabilit

Gravit

Frquence 4

Plus de 3 barriresindpendantes

Frquence 3

3 barriresindpendantes

Frquence 2

2 barriresindpendantes

Frquence 1

1 seule barrire

Distances auxeffets ltaux

l'extrieur du site

Distances auxeffets irrversibles l'extrieur du site

Distances auxeffets irrversibles l'intrieur du site

Tableau 2 : Matrice d'acceptabilit des risques propose par l'INERIS

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4.2 RECAPITULATIF DES METHODES EMPLOYEES PAR LES DIFFERENTS PARTENAIRESPlusieurs types de mthodes ont t utiliss par les partenaires lors de la phase danalysequalitative des risques. Parmi les mthodes les plus connues, on peut citer lHAZOP,lAPR, la mthode What-if ou bien encore larbre des dfaillances. Ces mthodes ontchacune leurs particularits, mais ont galement beaucoup de similitudes. On peut en toutcas aisment les classer suivant trois catgories :

Les mthodes danalyse inductive (la majorit des mthodes employes) sontbases sur une analyse descendante de la squence accidentelle (des causes versles consquences). Il sagit alors partir des vnements initiateurs didentifier lescombinaisons et enchanements dvnements pouvant mener jusqu laccident.

Les mthodes danalyse dductive sont bases sur une analyse ascendante de lasquence accidentelle (des consquences vers les causes). Il sagit alors partir delvnement majeur didentifier les combinaisons et enchanements successifsdvnements pour remonter jusquaux vnements initiateurs.

Les mthodes fondes sur lidentification systmatique des causes de rejets,construites sur la base du jugement dexpert et du retour dexprience, etprincipalement supportes par lusage de checklists ou grilles daudit.

Partenaire 1 Partenaire 2 Partenaire 3 Partenaire 4 Partenaire 5 Partenaire 6 Partenaire 7

Mthodes selon standardsnationaux X X X

HAZSCAN X

SWIFT X

HAZOP X

Mthodesdanalyseinductive

APR X

Mthodesdanalysedductive

Arbre desdfaillances X

Guide national XJugementdexpert Grille daudit X

Tableau 3 : Mthodes d'identification des dangers employes par les diffrents partenaires

La mthode applique par lINERIS dans cette tude a t classe la fois dans lesmthodes danalyse inductive de par lAPR qui a t mise en uvre, mais galement dansles mthodes lies des standards nationaux, car lINERIS sest effectivement inspir enfin danalyse du Guide de Matrise de lUrbanisation franais pour le choix de sesscnarios (cf. paragraphe 4.5).

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4.3 ANALYSE ET COMPARAISON DES DIFFERENTES METHODES

4.3.1 Comparaison des diffrentes mthodes danalyse inductive Mthode HAZOP telle quemploye par le partenaire 1Nud Drive

envisageCause Consquence Alarmes

existantesMoyens deprotection

vnementredout

Gravit Frquence

Mthode HAZSCAN telle quemploye par le partenaire 3Classement Mesures de protection existantes

et actions proposesCommentaires et

incertitudesSituations

dangereusesConsquences

P* M** T***

* Probabilit de lvnement considr** Dbit massique caractrisant le terme source de lvnement considr*** Dure du rejet caractrisant le terme source de lvnement considr

Mthode SWIFT (Structured What-IF Technique) telle quemploye par le partenaire 5ClassementCode What if Catgorie* Dangers Consquences

Probabilit Gravit Risque = P x G

* Catgories utilises lors de lapplication de la mthode SWIFT- Material Problems (MP)- External Effects or Influence (EE / I)- Operating Error and other Human Factors (OE / HF)- Analytical or Sampling Errors (A / SE)- Equipment / Instrumentation Malfunction (E / IM)- Process Upsets of Unspecified Origin (PUUO)- Utility Failures (UF)- Integrity Failure or Loss of Containment (IF / LOC)- Emergency Operations (EO)- Environmental Release (ER)

Mthode APR telle quemploye par le partenaire 6N Produit ou

quipementSituation

dangereuseCauses Consquences Gravit Mesures

existantesFrquence Remarques

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4.3.2 Une mthode danalyse dductive : larbre de dfaillancesLe partenaire 4 est le seul avoir ralis son identification des dangers partir d'unemthode d'analyse descendante ou dductive, du type "arbre des causes".

Le principe d'analyse est relativement simple. Tout d'abord, le partenaire procde undcoupage des installations, bas la fois sur une logique fonctionnelle et gographique.Le principe est de caractriser les diffrentes localisations de fuite envisageables.

Pour chaque partie de l'installation qu'il a identifi, le partenaire considre ensuite septcauses gnriques pouvant conduire la perte de confinement d'une installation :

- une surpression,- une dpression,- la corrosion,- l'rosion,- une agression extrieure, un impact mcanique du une explosion ou un projectile,- une monte en temprature due une agression thermique,- un excs de vibration.

Pour chaque partie de l'installation et chacune des causes gnriques, le partenaire 4droule une dmarche arborescente pour dterminer l'ensemble des vnements initiateursimaginables, et ainsi de suite jusqu' parvenir l'vnement lmentaire dclenchant(dfaillance lmentaire ou vnement extrieur au systme).

Le principal objectif d'une telle dmarche ce stade l de l'analyse des risques, est degagner du temps sur la phase suivante de quantification des risques, et notamment dequantification des probabilits d'occurrence. Cette approche, trs intressante par le gain detemps qu'elle procure l'analyste, repose nanmoins sur un pr-requis non ngligeable : lejugement d'expert.

Ce jugement d'expert intervient en l'occurrence sur la dtermination a priori deslocalisations de fuites possibles sur l'installation, puis sur les causes gnriques pouvantconduire la perte de confinement, limites ici sept grandes familles.

A titre de remarque, la dmarche utilise par le partenaire 4 dans cet exercice, corresponddans lesprit celle employe par l'INERIS dans ses analyses critiques d'tudes desdangers. Pour un problme de temps, l'expert ne peut en effet se permettre de mener denouveau une mthode d'analyse inductive complte du type HAZOP ou AMDEC.

De plus, une mthode de type dductive s'adapte bien l'esprit de la tierce expertise, en cesens qu'elle est parfaitement complmentaire d'une mthode d'analyse inductive, type demthode qui est maintenant ncessairement mene dans le cadre de l'tude des dangers.

Par ailleurs, et pour conforter ce propos, dans la deuxime tape du projet ASSURANCE(valuation quantitative des risques), l'INERIS a complt son APR par une analyse pararbre des dfaillances, pour quatre vnements jugs particulirement critiques, aprshirarchisation des risques :

- perte de confinement de l'enveloppe primaire du rservoir cryognique,

- ouverture instantane de l'un des dix rservoirs de stockage sous pression,

- brche ou fuite majeure sur une canalisation de transfert sur le site,

- fuite majeure sur le bras de dchargement des bateaux en phase liquide.

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4.3.3 Comparaison de deux mthodes bases sur le jugement dexpertLes mthodes employes par les partenaires 2 et 7 sont toutes deux bases surl'identification systmatique de toutes les pertes de confinement possibles.

Cette identification systmatique est rendue possible grce l'emploi de check-listsconstruites essentiellement sur la base du jugement d'expert. Le jugement d'expert est taygrce l'analyse des accidents passs et aux connaissances propres de l'organisme, puis ilest combin avec l'emploi de rgles systmatiques, pour permettre d'identifier rapidementles sources potentielles de fuite et les quipements ncessitant une analyse plus dtaille.

4.3.3.1 Le partenaire 7L'approche dveloppe par le partenaire 7 est appele HIAA pour Hazard Identification byArea Audit. L'objet de cette mthode est de permettre rapidement la slection des risquespotentiellement majorants pour l'environnement extrieur du site.

Pratiquement, on procde d'abord un dcoupage de l'installation en sections cohrentes la fois fonctionnellement et gographiquement. L'information recueillie grce aux grillesd'audit utilises pendant la visite des installations est ensuite traite pour aboutir un jeude scnarios jugs reprsentatifs de chaque section, et qui seront valus quantitativementdans la seconde phase du projet.

1. Causes potentielles d'un rejet initial d'ammoniac depuis le stockage cryognique1.1 Perte de confinement en fonctionnement normal due une faiblesse du matriau

Dfaut inhrent depuis mise en place,maintenance, etc (matriel, conception)

Petites fuites possibles sur le rservoir, piquages,joints, vannes, etc.

Dgradation en service (corrosion,rosion, fatigue, vibration, etc.)

Petites fuites possibles sur le rservoir, piquages,joints, vannes, etc.

1.2 Perte de confinement suite un fonctionnement anormalDviation d'un paramtre en dessus deslimites de scurit : pression, temprature.

Petites fuites possibles sur le rservoir, piquages,joints, vannes, etc.Rupture catastrophique possible sous conditions desurpression extrmes.

Dviation d'un paramtre au-dessous deslimites de scurit : pression, temprature.

Rupture catastrophique possible sous conditions dedpression extrmes dans l'enceinte cryo.

1.3 Perte de confinement suite une agression extrieureImpact mcanique (collision, chuted'objets, projectiles, malveillance, etc.)

(a) La double enceinte en bton protge lerservoir de la plupart des agressions externes.L'impact d'un avion ou projectile similaire pourraitpercer les deux enceintes, avec une trs forteprobabilit d'inflammation.(b) L'accumulation de vapeurs, sous le rservoir,ou dans l'espace annulaire entre les deux enceintespourrait, si inflammation, causer de gros dgts.(c) Chute de charges possible provenant de gruesutilises pour la maintenance du rservoir cryo.(d) Pices tournantes proximit (compresseurs) ?

Problmes de fondations (subsidence,tassements diffrentiels, etc.).

Conditions environnementales extrmes(foudre, inondation, sisme, etc.).

Perte des utilits : air, lectricit, etc.

Tableau 4 : Exemple de la mthode d'audit HIAA utilise par le partenaire 7 (1/2)

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1.4 Rejet d'ammoniac par une voie normale d'chappementOpration ou quipement dfaillant(soupape mal tare, etc.)

Erreur opratoire (surremplissage,rollover, etc.)

1.5 Rejet d'ammoniac suite dfaillance d'une connexion provisoire.Mauvaise connexion Dconnexion prmature Dfaillance dans l'accouplement

2. Causes potentielles d'un futur rejet d'ammoniac (effet domino)2.1 Autre rejet provenant d'un accident sur installation voisine.

Impacts de fragments sur autres rservoirs Feu torche impactant autre installation Feu de nappe ct d'autres stockages Explosion impactant autre installation Impact sur systmes de contrle oupersonnel cl d'autres installations

Tableau 5 : Exemple de la mthode d'audit HIAA utilise par le partenaire 7 (2/2)

Section de l'installation : Scnario d'accident retenu :B. Rservoir cryognique B1 : Petit trou dans enveloppe primaire vers espace annulaire.

B2 : Brche majeure ou rupture guillotine dans enveloppe primaire.B3 : Rupture catastrophique de l'enveloppe primaire et de l'enceinte bton.B4 : Monte en pression et rejet gazeux par les soupapes.B5 : Monte en pression, dfaillance soupape, ruine enveloppe primaire.

Tableau 6 : Scnarios retenus suite l'HIAA Stockage cryognique

4.3.3.2 Le partenaire 2A linstar de l'ensemble des partenaires, le partenaire 2 commence par sparer l'installationen units ou sections indpendantes. Ensuite et comme le partenaire prcdent, on procde une identification systmatique des scnarios d'accidents envisageables, section parsection, en suivant les recommandations du guide du Purple Book [5].

A la manire du HIAA, la mthode du partenaire 2 permet pour une section donne, derecenser systmatiquement l'ensemble des causes pouvant tre l'origine d'une perte deconfinement (LOC : Loss Of Containment), puis d'en dduire en fonction des spcificitset mesures existantes sur l'installation, les scnarios d'accidents retenir commereprsentatifs pour l'tape suivante de la quantification.

La liste des causes gnriques analyses de cette faon est fournie titre indicatif ci-aprs :

Causes gnriques relies au procd Causes gnriques externes au procd

Corrosion Collision Erosion Effet domino extrieur au site Impact mcanique Chute d'aronefs Surpression / dpression Tremblement de terre Vibration Inondation Temprature (trop haute / trop basse) Malveillance Erreur d'quipement Erreur opratoire

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4.4 CRITERES DE CLASSIFICATION RETENUS PAR LES DIFFERENTS PARTENAIRES

4.4.1 Comparaison des catgories de probabilitsTous les partenaires l'exception de l'INERIS (dont la dmarche a t expose ci-avant) etdu partenaire 4 (pas de hirarchisation qualitative des vnements identifis), ont utilisdes classes de probabilits en 10-n /an pour coter la frquence estime des vnementsrecenss suite la phase d'identification des dangers.

Le graphique ci-aprs propose ce titre une comparaison de ces diffrentes catgories, enutilisant un code couleur qui tente d'harmoniser le vocabulaire de chaque partenaire.

Figure 2 : Comparaison des catgories de probabilits des vnements

Pour le partenaire 1, chacune des catgories signifie respectivement :

Extrmement improbable

Trs improbable

Possible mais peu probable dans la dure de vie de l'installation

Probable dans la dure de vie de l'installation

Pour le partenaire 2, chacune des catgories signifie respectivement :

Trs improbable

Improbable

Probable

Trs probable

1,E-101,E-091,E-081,E-071,E-061,E-051,E-041,E-031,E-021,E-011,E+001,E+01

Paren

aire 1

Parte

naire

2

Parte

naire

3

Parte

naire

4

Parte

naire

5

Parte

naire

6

Parte

naire

7

Diffrents partenaires du projet

Prob

abili

t d

'occ

urre

nce

par a

n

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Pour le partenaire 3, chacune des catgories signifie respectivement :

1 fois tous les 100 ans

entre 1 / 100 ans et 1 / 30 ans

entre 1 / 30 ans et 1 / 10 ans

entre 1 / 10 ans et 1 / an

Plus d'une fois par an

Pour le partenaire 5, chacune des catgories signifie respectivement :

Trs faible

Faible

Moyenne

Grande

Pour le partenaire 7, chacune des catgories signifie respectivement :

Extrmement improbable dans la dure de vie de l'installation

Trs improbable dans la dure de vie de l'installation

Improbable dans la dure de vie de l'installation

Possible dans la dure de vie de l'installation

Probable dans la dure de vie de l'installation

A titre de simple comparaison, lINERIS a repris ci-dessous les quatre catgories deprobabilit utilises pour classer les vnements redouts dans le domaine franais dunuclaire [7] :

> 1 /an : Permanent ou frquent. Situations normales dexploitation. Entre 1 et 10-2 /an : Incidents frquents. Entre 10-2 et 10-4 /an : Accidents peu probables. Entre 10-4 et 10-6 /an : Accidents importants mais hypothtiques.

A lanalyse de cette grille, il apparat que le partenaire 1 est celui dont lapprochequalitative des probabilits est la plus comparable de celle propose par le nuclairefranais (cf. Figure 2). On notera seulement en comparaison, que le partenaire 2 dfinit lesclasses de probabilit les plus pessimistes : la notion dimprobable est dfinie entre 10-7 et10-9 /an. Le partenaire 3 dfinit quant lui les classes de probabilit les plus optimistes : laclasse de probabilit la plus faible identifie est < 10-2 /an ; aucune notion qualificative( improbable ) nest toutefois attache cette classe.

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4.4.2 Comparaison des catgories de consquencesDe mme que ce qui vient d'tre fait sur les classes de probabilit, les deux tableaux ci-aprs proposent une comparaison entre les diffrentes catgories choisies par lespartenaires pour qualifier a priori les consquences des vnements recenss.Dans le type mme de classement utilis, l'exception du partenaire 4 (cf. ci-avant), onpeut distinguer trois grandes familles pour coter la gravit des vnements :

l'utilisation de dfinitions purement qualitatives pour dfinir les classes de gravit,depuis mineur jusqu' catastrophique,

la dfinition des catgories en fonction de la distance d'effet estime a priori, la dfinition des catgories partir de l'estimation a priori du terme source :

quantit de produit relche, ou dbit de fuite associe la dure du rejet.

Le premier tableau compare les approches des partenaires qui utilisent des dfinitionsqualitatives pour tablir leurs catgories de consquences. Le second tableau compare lesapproches des partenaires qui utilisent des estimations du terme source pour tablir leurscatgories de consquences.

Catgorie I II III IV V

Partenaire 1

MarginalEffets rversibles /

dommages lintrieur du site

DangereuxBlessures mineures

/ dommages lintrieur du site

CritiqueBlessures mineuresen dehors du site.Morts / dommagessrieux dans le site

CatastrophiqueBlessures irrversibles /

dommages srieux lextrieur du site

Partenaire 2Classe 4

Pas de mort /consquence < 100 m

Classe 3Quelques morts /cons 100 500 m

Classe 2Cons.

500 1000 m

Classe 1Beaucoup de morts

cons > 1000 m

Partenaire 6

Classe 1Distances au seuil des effets

irrversibles lintrieur du site

Classe 2Distances au seuil deseffets irrversibles

lextrieur du site

Classe 3Distances au seuil des effetsltaux lextrieur du site

Partenaire 5Mineur

Effets sur site seulement

SrieuxBlessures en dehors

du site

GraveQuelques morts en

dehors du site

CatastrophiqueBeaucoup de mortsen dehors du site

Tableau 7 : Catgories de consquences bases sur des dfinitions qualitatives

Catgorie I II III IV V

Partenaire 2Classe 4

Pas de mort / consquence < 100 m

Classe 3Quelques morts /cons 100 500 m

Classe 2Cons.

500 1000 m

Classe 1Beaucoup de morts

cons > 1000 m

Partenaire 3Classe 1

Dbit < 3 kg/sDure rejet < 3 min

Classe 2Dbit : 3-10 kg/sDure : 3-10 min

Classe 3Dbit : 10-30 kg/sDure : 10-30 min

Classe 4Dbit :30-100 kg/sDure : 30-100 min

Classe 5Dbit > 100 kg/sDure > 100 min

Partenaire 7Rejet ngligeable

< 0,5 t NH3

Rejet faible0,5 5 t NH3

Rejet moyen5 50 t NH3

Rejet fort> 50 t NH3

Tableau 8 : Catgories de consquences bases sur des estimations du terme source

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En conclusion de ces deux tableaux, on peut simplement remarquer labsence dchelle oude mtrique commune entre les partenaires. A lexception de deux partenaires, les critresrestent tout de mme trs qualitatifs et peuvent induire des diffrences notablesdapprciation. Ainsi, ce qui est catastrophique pour un partenaire (blessures irrversibleshors du site) est considr seulement grave par un autre.

4.4.3 Critres de slection des scnarios retenus pour l'analyse approfondie

Partenaire Critres de slection des scnarios pour laphase de quantification du risque

Remarques

Partenaire 1 1. Exclut tout vnement class en gravit 1 et 2(marginal et dangereux) pour garder lesvnements avec effets l'extrieur du site.

2. Pour les classes de gravit 3 et 4, retient tousles scnarios quelle que soit la probabilit.

pour ce partenaire, les colonnes"marginal" et "dangereux"regroupent les scnariosdaccidents aux consquenceslimites lintrieur du site.

Partenaire 2 1. Exclut tout vnement cot dans la classe degravit la plus faible (consquence < 100 m).

2. Exclut tout vnement cot dans la classe defrquence la plus faible (f < 10-9/an)

Partenaire 3 1. Retient tout les scnarios dont le dbit estsuprieur 100 kg/s (classe gravit 5),

2. Retient les scnarios daccidents dont le dbitest compris entre 30 et 100 kg/s, et dont laprobabilit est infrieure 10-2 / an,

3. Retient les scnarios daccidents dont le dbitest compris entre 10 et 30 kg/s, et dont laprobabilit est infrieure 3.10-2 / an.

Ce partenaire applique lacourbe de Farmer sa matricedes risques (cf. Tableau 10).

Partenaire 4 1. Exclut tout vnement avec un dbit de fuiteinfrieur 4 kg/s.

2. Exclut tout vnement dont la probabilitd'occurrence est infrieure 10-9/an.

Partenaire 5 Les cotations en Gravit (1 4) et Frquence (1 4) sont multiplies entre elles pour obtenir lacriticit de l'vnement. Les scnarios sonthirarchiss d'aprs ce score.

Pas d'exclusion directe descnarios pour la phase dequantification du risque.

Partenaire 6 1. Retient des scnarios pour chaque zonegographique du site dfinie d'aprs l'analysefonctionnelle.

2. Pour chaque zone, retient les scnarios lesplus critiques classs d'aprs la matrice, et enaccord avec le Guide M.U. 3

Partenaire 7 Les cotations en Gravit (1 4) et Frquence (1 5) sont additionnes entre elles pour obtenir lacriticit de l'vnement. Sont exclus tous lesscnarios dont le score est infrieur 3.

Les scnarios avec un score 3sont tous slectionns et traitsde la mme manire.

Tableau 9 : Comparaison des critres de slection des scnarios par les partenaires

3 Guide M.U. : Guide de Matrise de l'Urbanisation, 1990

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Pour le partenaire 3, les cases grises correspondent aux scnarios qui sont exclus de laphase de quantification des risques.

Classe 1Dbit < 3 kg/s

Dure rejet < 3 min

Classe 2Dbit : 3-10 kg/sDure : 3-10 min

Classe 3Dbit : 10-30 kg/sDure : 10-30 min

Classe 4Dbit :30-100 kg/sDure : 30-100 min

Classe 5Dbit > 100 kg/sDure > 100 min

> 1 /an

10-1- 1 /an

3.10-2- 10-1 /an

3.10-2- 10-2 /an

< 10-2 /an

Tableau 10 : Critres de slection des scnarios utiliss par le partenaire 3

4.5 CHOIX DES SCENARIOS POUR L'ANALYSE QUANTITATIVEA titre d'exemple, le tableau ci-aprs recense l'ensemble des scnarios retenus par chacundes partenaires pour les secteurs stockage cryognique et terminal bateaux, aprshirarchisation et application des critres de slection. Chaque jeu de scnarios estreprsentatif du risque ammoniac sur le site pour chaque partenaire, et sert de pointd'entre pour la phase de quantification du risque, seconde tape du projet.

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Scnario Partenaire 1 Partenaire 2 Partenaire 3 Partenaire 4 Partenaire 5 Partenaire 6 Partenaire 7

Stockage cryognique

Ruine du rservoir cryognique par dpression X X X X X X

Rupture du rservoir cryognique rejet diphasique X X X X

Rupture du rservoir cryognique suite sismeX

X X X X

Surremplissage du rservoir X X X X

X

X

Petite fuite sur enveloppe primaire du rservoir X X

Grosse fuite sur enveloppe primaire du rservoir X X

Rejet gazeux par soupape X X X X X

Rupture de la ligne de soutirage du rservoir (20''), avant et aprs la vannede sectionnement automatique, l'extrieur de la double enveloppe

X X X X X X X

Rupture d'une ligne de 4" l'aval des compresseurs / condenseurs du circuitde refroidissement

X X X X

Rupture du collecteur V12 sur le circuit de refroidissement X X

Rupture d'un changeur sur le circuit de refroidissement X X

Terminal dchargement bateaux

Rupture de la canalisation 12 '' entre le terminal et le stockage cryognique X X X X X X X

Rupture ou dconnexion du bras articul en phase liquide pendant opration X X X X X

Rupture ou dconnexion du bras articul en phase gaz pendant opration X X X

Rupture du collecteur V18 rejet diphasique X X X

Rupture de la ligne 10'' de chargement bateaux l'aval de la pompe P4 X X X

Ruine d'un compartiment de stockage sur le bateau X X X X

Tableau 11 : Comparaison des jeux de scnarios choisis par les partenaires pour le stockage cryognique et le terminal bateaux

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4.6 CONCLUSION QUANT A LANALYSE QUALITATIVE DES RISQUES Une premire conclusion s'impose d'elle-mme concernant la phase d'analyse

qualitative des risques. Tous les partenaires mettent en uvre une mthoded'identification des dangers et de hirarchisation des risques qui leur est propre maisen mme temps trs semblable dans son droulement.

En effet, l'identification des dangers se fait essentiellement sur la base d'une mthodeinductive, o l'on part des diffrents modes de dfaillance envisageables surl'installation pour identifier les scnarios d'accidents potentiels. Ces mthodesinductives dcoulent soit directement de mthodes identifies et reconnues (APR,HAZOP), soit de listes guides tablies sur la base de l'exprience de l'organisme.

Une fois les vnements indsirables recenss, chaque organisme prouve le besoinde les hirarchiser suivant une double cotation en gravit et en frquence. Les classesde cotation choisies peuvent sensiblement varier entre les organismes, on y reviendradans le point suivant. En tout cas, le but de cette cotation est toujours d'identifier lesscnarios traiter en priorit en termes de mesures compensatoires de prvention etprotection, puis de slectionner le jeu de scnarios retenir pour l'tape quantitative,comme reprsentatif du risque de l'tablissement.

***

S'agissant des classes de cotation utilises, il semble aprs discussion en groupe detravail, que trs peu de partenaires utilisent des dfinitions figes pour chaque classe,mais qu'au contraire ces dfinitions tant en gravit qu'en frquence, voluent d'unprojet sur l'autre.

En consquence de cette remarque peut-tre, il apparat que le sens des termesemploys pour dfinir chaque classe varie sensiblement d'un expert l'autre. Ainsi,ce qui apparat comme probable chez l'un (10-5, 10-7 /an) est considr comme trsimprobable chez un autre. Ce qui est catastrophique chez l'un (blessures irrversibleshors du site) est considr "seulement" grave chez un autre.

Cette source d'incertitude a peu d'influence sur la suite de l'analyse des risques. Ellepeut toutefois engendrer des difficults de communication importantes voire desincomprhensions vis--vis du public, des dcideurs, etc. Le besoin d'harmoniser laterminologie employe, dans un souci de transparence, se fait fortement ressentir.

***

Concernant le jeu de scnarios retenus pour la quantification la fin de cettepremire tape, on peut noter des diffrences de dtail entre les partenaires, quisexpliquent essentiellement par les diffrences dans les critres de slectionemploys plus que par la mthode danalyse ou de classification retenue.

Cependant, quels que soient les critres de slection, il est important de retenir quel'ensemble des partenaires prend en compte pour la quantification, les scnarios lesplus importants, ou susceptibles d'tre enveloppes pour l'extrieur du site, sansconsidrer priori la probabilit doccurrence de ces derniers.

Il n'y a donc eu aucune difficult pour se mettre d'accord sur les onze scnarios derfrence retenir pour la seconde phase du projet, scnarios qui sont prsents ci-aprs, en tte du chapitre 5.

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5. ANALYSE QUANTITATIVE DES RISQUES

Au terme de la premire grande tape du projet, l'analyse qualitative des risques, chaquepartenaire a retenu le jeu de scnarios qui lui parat le plus reprsentatif du risque global dusite. Ces scnarios sont donc ensuite valus de manire chiffre quant leur probabilitd'occurrence et leurs consquences en termes de distances d'effet. Cette seconde tape estappele analyse quantitative des risques ou quantification du risque.

Dans le souci d'une meilleure analyse de la variabilit des rsultats, le groupe a dcid l'issue de l'analyse qualitative, de s'accorder sur un mme jeu de scnarios quantifier dansla deuxime tape du projet. Onze scnarios de rfrence ont t ainsi rpertoris surlensemble des installations analyses de ltablissement :

1. Fuite de pleine section sur la canalisation (8'') d'alimentation du site en ammoniac2. Fuite de pleine section sur une portion de canalisation en 4'' (deux contributions

au dbit de fuite) reliant le stockage cryognique et au stockage sous pression3. Rupture ou dconnexion du bras de dchargement bateaux en phase liquide4. Fuite de pleine section sur une canalisation de 10'' reliant le rservoir cryognique

et le terminal bateaux5. Ruine d'un compartiment de stockage d'un bateau en dchargement6. Ruine catastrophique du rservoir cryognique7. Fuite de pleine section sur la ligne de soutirage en 20'' du rservoir cryognique8. Ruine catastrophique de l'un des dix rservoirs d'ammoniac liqufi sous pression9. Fuite de pleine section sur la ligne de distribution (4'') vers les ateliers utilisateurs10. Rupture ou dconnexion du bras de dchargement camions en phase liquide11. Ruine catastrophique d'un camion citerne

5.1 EVALUATION DES PROBABILITES

5.1.1 Comparaison des mthodes de quantification employes

Figure 3 : Approches dveloppes par chaque partenaire pour lvaluation desprobabilits des scnarios identifis

Approche probabiliste Approchedterministe

INERIS

Gnrique A la fois gnrique et spcifique

HSE DNV

Arbre dedfaillances

Arbres d-vnements

Dfaillances +vnements

VTT DICMA TNO Demokritos

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5.1.2 Comparaison des calculs de probabilitLe tableau ci-dessous recense les probabilits doccurrence calcules par chaque partenairepour les onze scnarios de rfrence de linstallation. Pour chaque scnario, la cellule engris clair reprsente lestimation la plus optimiste de la probabilit doccurrence calcule ;la cellule en gris fonce reprsente lestimation la plus pessimiste.

Scenario

Partenaire1

Partenaire2

Partenaire3

Partenaire4

Partenaire5

Partenaire6

Partenaire7 Variabilit

1 9.0 10-7 1.0 10-6 1.4 10-5 9.0 10-7 1.0 10-6 ------- 1.8 10-7 1.8 10-7 - 1.4 10-5

2 1.0 10-5 3.0 10-6 1.4 10-5 9.0 10-7 7.3 10-7 ------- 4.6 10-6 7.3 10-7 - 1.4 10-5

3 4.8 10-4 4.8 10-6 8.0 10-3 5.0 10-3 5.4 10-5 ------- 1.3 10-5 4.8 10-6 - 8.0 10-3

4 1.0 10-6 ------- 4.6 10-6 9.0 10-7 8.0 10-7 ------- 1.8 10-6 8.0 10-7 - 4.6 10-6

5 2.8 10-7 6.4 10-10 5.7 10-5 ------ 2.3 10-6 ------- 4.9 10-6 6.4 10-10 - 5.7 10-5

6 5.0 10-7 1.0 10-8 4.0 10-8 ------ 5.0 10-8 ------- 5.0 10-7 1.0 10-8 - 5.0 10-7

7 6.0 10-6 1.0 10-6 5.0 10-6 9.0 10-7 4.0 10-7 ------- 4.0 10-7 4.0 10-7 - 6.0 10-6

8 1.0 10-6 5.0 10-7 1.0 10-6 4.5 10-7 1.3 10-5 ------- 4.0 10-7 4.5 10-7 - 1.3 10-5

9 3.0 10-6 3.4 10-7 1.5 10-5 9.0 10-7 2.2 10-6 ------- 8.0 10-7 3.4 10-7 - 1.5 10-5

10 2.4 10-6 1.5 10-7 2.1 10-3 2.7 10-6 6.0 10-6 ------- 5.0 10-7 1.5 10-7 - 2.1 10-3

11 5.5 10-9 1.5 10-9 1.2 10-7 1.2 10-7 4.7 10-6 ------- 1.4 10-8 1.5 10-9 - 4.7 10-6

Tableau 12 : Comparaison des probabilits calcules par les partenaires mettant en uvreune mthode probabiliste pour chacun des 11 scnarios de rfrence

5.1.3 Analyse des sources dincertitudesLe tableau ci-dessus fait apparatre des variations parfois de plusieurs ordres de magnitudedans la probabilit estime d'un mme scnario. Par exemple, pour le scnario de rfrence10 (rupture ou dconnexion d'un bras articul pendant le dchargement camions),l'valuation de la probabilit varie entre 2. 10-3 pour le partenaire le plus pessimiste, 1.5 10-7 pour le partenaire le plus optimiste.

A lanalyse, il convient toutefois de nuancer ce rsultat. En effet, les plus forts carts dansles calculs de probabilits concernent seulement les scnarios mettant en cause desinstallations mobiles : scnarios 3, 5, 10 et 11. La variabilit des rsultats pour lesscnarios sur des installations fixes est bien moindre : deux ordres de magnitude aumaximum pour les scnarios 1, 2, 8 et 9.

Concernant les scnarios sur des installations mobiles, il convient aussi de remarquer queles fortes variations sont souvent seulement dues une seule valeur isole pour chaquescnario. Si lon excepte cette valeur isole, la variabilit est ramene un maximum detrois ordres de magnitude pour le scnario 3.

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Pour tenter d'apporter quelques lments de rponse sur l'origine de la variabilit,lensemble des scnarios identifis a t subdivis en trois grandes catgories : dabord lesscnarios lis des fuites sur des canalisations, ensuite des scnarios de fuite sur des brasde chargement ou de dchargement et enfin des scnarios de fuite sur les rservoirsproprement dits. Les principales sources dincertitudes identifies relatives lvaluationdes probabilits ont ensuite t classes selon ces trois catgories.

Scnarios de fuite sur des canalisations :Les paramtres cls dans lvaluation des probabilits sont les suivants :

- la longueur de canalisation sur laquelle la fuite est suppose se produire,

- le facteur utilisation, c'est--dire la priode de temps dans lanne pendant laquellela canalisation est suppose pleine de liquide ou de gaz,

- le nombre ou la densit dquipements considrs sur la portion de canalisationanalyse, savoir la prsence et le nombre de joints de brides, de vannes, depompes, etc, qui augmentent d'autant la probabilit de fuites,

- lorigine considre pour la fuite dans la base de donnes gnrique utilise :lagression est-elle dorigine mcanique par impact dobjets missiles, suite uneonde surpression, ou encore dorigine thermique, etc.

- l'utilisation de donnes gnriques diffrentes selon les partenaires et les bases dedonnes utilises,

- l'utilisation ventuelle, en plus de ces incertitudes, de coefficients correcteurs de laprobabilit estime pour tenir compte du degr de vibration, de corrosion auquelest soumise la canalisation. Ces coefficients sont entirement lis au jugementd'expert.

Scnarios de fuite sur des bras de chargement ou de dchargement :Les paramtres cls dans lvaluation des probabilits sont :

- le nombre doprations de chargement ou de dchargement estim dans lanne,

- lorigine considre pour la fuite dans la base de donnes gnriques utilise :lagression est-elle dorigine mcanique par impact dobjets missiles, suite uneonde surpression, ou encore dorigine thermique, etc.

- l'utilisation de donnes gnriques diffrentes selon les partenaires et les bases dedonnes utilises,

Scnarios de fuite sur des rservoirs de stockage :La source majeure dincertitude est lie lorigine considre pour la fuite dans la base dedonnes gnrique utilise : lagression est-elle dorigine mcanique par impact dobjetsmissiles, suite une onde surpression, ou encore dorigine thermique, etc.

Bien videmment en second lieu, l'utilisation d'une base de donnes plus ou moins bienadapte au rservoir de stockage analys (produit stock, conditions de pression et detemprature, modes de conception) est aussi une source d'incertitude non ngligeable dansl'valuation de la probabilit du scnario.

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5.1.4 Conclusions quant aux dmarches utilisesDans la phase d'valuation de la probabilit d'un vnement, l'analyse des incertitudesmontre en substance que la variabilit est imputable trois causes principales :

le type de modlisation employ pour le calcul de probabilit (cf. Figure 3 :donnes gnriques, arbre des dfaillances, etc.),

la finesse de l'analyse par l'expert, c'est--dire notamment le nombre et latypologie d'vnements initiateurs quantifier identifis par l'expert,

le jugement dexpert dans le choix des hypothses et paramtres rentrs dans lemodle, soit intrinsques au modle lui-mme (probabilit d'occurrence de telvnement initiateur), soit imputables l'utilisateur (longueur de canalisation,nombre d'opration dans l'anne, etc.).

Au cours du projet, le groupe de travail a tent d'analyser quantitativement la part dechaque cause principale dans la variabilit totale. Notamment, en fixant les hypothsesentres par chaque utilisateur dans son modle propre, on serait mme de mettre enlumire les incertitudes lies au type de modlisation et au modle lui-mme.

Aprs plusieurs essais, il est apparu que les donnes d'entre ne pouvaient pas tre renduesexactement les mmes, car elles dpendent intimement du type de modle utilis. Parexemple, certains modles ncessitent seulement le diamtre et la longueur de canalisationpour calculer la probabilit de fuite majeure sur cette dernire. D'autres modles aurontbesoin de connatre en supplment, la cause suppose de la fuite ou le nombred'quipements sensibles (vannes, joints) avant de proposer un calcul.

Il est donc trs difficile d'identifier la part d'incertitude lie au jugement et l'analyse del'expert, de celle lie au modle mme qu'il utilise. Les deux sont en effet intimement lis.

Quoiqu'il en soit, la variabilit des rsultats imputable aux deux effets combins demeureplus importante pour les scnarios lis aux installations mobiles que ceux lis auxinstallations fixes. Si lon fait exception dune valeur extrme pour chaque scnario, laprobabilit value varie en moyenne de deux trois ordres de magnitude selon parexemple que la cause de rupture retenue est un arrachement, une surpression interne ou uneffet missile, et que la modlisation est faite par donnes gnriques ou par arbre dedfaillance.

5.2 EVALUATION DES CONSEQUENCES

5.2.1 Distances d'effets calcules pour les 11 scnarios de rfrenceLa figure ci-dessous fait apparatre une forte disparit dans les distances d'effets calculespar l'ensemble des partenaires. Cette disparit n'est pas constante pour tous les scnarios, etcertains comme le scnario 5 (rupture d'un rservoir cryognique bateau) possdent unemarge d'incertitude norme : entre 200 m et 3 000 m, la concentration de 6 200 ppm.

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Ref. Sc. - Endpoint 6200 ppm, D5

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 - fe

eding

pipe

2 - te

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l/cryo

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3 - sh

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4 - cr

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10 - t

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11 - t

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ank

Scenarios

Dis

tanc

e (m

)

Min valuesAverage valuesMax values

Figure 4 : Comparaison des distances d'effets modlises par les partenaires Valeurs maxi, moyennes et mini sont reprsentes pour les 11 scnarios de rfrence

Nota : Chaque point reprsente un calcul de distance deffet la concentration de6 200 ppm. Les conditions mtorologiques taient fixes D5 (D : classe destabilit atmosphrique neutre ; vitesse de vent 5 m/s).

Quelques lments gnraux peuvent dj expliquer une grande part de la variabilit desrsultats. Ainsi :

- La dfinition prcise du scnario dpend pour beaucoup de la connaissance duphnomne en jeu : typiquement pour le scnario 5 voqu plus haut, la ruine durservoir correspond un rejet d'ammoniac cryognique la surface de l'eau. Tous lespartenaires prvoient une dilution partielle d'ammoniac dans l'eau et une vaporisation del'autre partie. Mais le pourcentage d'ammoniac dilu, la fraction d'arosols prsents dansle nuage dispers, varient significativement d'un partenaire l'autre par manque deconnaissance prcise sur le comportement du produit.

- De mme que pour l'valuation des probabilits, la cause considre pour le scnarioinfluence notablement les hypothses de modlisation prises et donc les distancescalcules : exemple pour la rupture du stockage cryognique, selon que la rupture estdue une surpression interne, un effet domino, un sisme, l'expert modlise la rupturede la premire enceinte seule, de la double enveloppe ou seulement du toit.

Les autres explications de la variabilit des rsultats sont chercher directement dans lesphases qui constituent l'valuation des consquences, savoir le calcul du terme source, lemodle de dispersion atmosphrique utilis, les seuils d'effets toxiques recherchs.

5.2.2 Sources dincertitude lies au calcul du terme sourceCalculer le terme source dun scnario fix, consiste dterminer les conditions selonlesquelles un produit est mis latmosphre (dbit massique, vitesse, temprature, durede rejet), avant denvisager sa dispersion atmosphrique.

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Sagissant du calcul du terme source, sont notamment dterminants pour la variabilit desrsultats :

. le type dcoulement (liquide, gazeux ou diphasique),

. en fuite liquide ou gazeuse, la prise en compte des pertes de charges lies lalongueur de canalisation en amont de la fuite,

. le calcul du flash adiabatique,

. la quantit d'arosols forms par arrachement mcanique dans le nuage,

. le taux de recondensation possible lors d'une dtente brusque (rupturesinstantanes de rservoirs),

. les hypothses faites sur le comportement des pompes, lorsqu'elles fonctionnent contre-pression nulle,

. la valeur du coefficient de dcharge, fonction de la forme de l'orifice, qui estproportionnel au dbit de fuite,

. les conditions initiales dans le rservoir (pression, temprature, etc.)

. la formation ou non d'une flaque liquide au sol (rayon d'extension, dbitd'vaporation de la nappe),

Dans le chapitre suivant, des exercices spcifiques ont t raliss pour mieux comprendrela contribution spcifique du calcul du terme source dans la variabilit totale des rsultats.

5.2.3 Sources dincertitude lies aux modles de dispersion atmosphriqueUne fois le terme source du scnario dfini, la modlisation de la dispersion atmosphriquedu rejet est encore une tape source de variations importantes dans les distances calcules.Sont notamment sources d'incertitude dans cette tape :

. la prise en compte des paramtres orographiques (stabilit atmosphrique,humidit, rugosit du sol, temprature ambiante, vitesse du vent, hauteur de lacouche d'inversion ...) dans les quations de dispersion,

. la prise en compte des dimension et position de la brche pour dfinir le type derejet : rejet impactant ou non, instantan ou continu, au sol ou en altitude,horizontal ou vertical...,

. la prise en compte des caractristiques physiques du produit et du nuage form(gaz lourd, gaz neutre, gaz lger), fonctions de la quantit d'arosols dans le rejet,de la temprature du nuage, de sa vitesse,

. les quations mmes utilises pour modliser le phnomne physique, peuventvarier d'un logiciel l'autre.

Dans le chapitre suivant, des exercices spcifiques ont galement t raliss pour mieuxcerner la contribution spcifique du modle de dispersion utilis dans la variabilit totaledes rsultats.

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5.2.4 Sources dincertitude lies aux seuils de toxicit utilissPour ce qui concerne la toxicit accidentelle de l'ammoniac, l'INERIS a considr,conformment la fiche technique "Toxicit de l'ammoniac", publie en 1998 par leService de lEnvironnement Industriel du MATE [6] :

- au Seuil des Effets Ltaux (SEL), un effet en C2.t, tabli autour d'un pointcorrespondant la CL1%, gal 6 200 ppm pour 30 minutes d'exposition,

- pour le Seuil des Effets Significatifs (SES), les valeurs de :* 500 ppm pour 30 minutes dexposition,* 1 000 ppm pour 3 minutes dexposition.

Cette dernire approche conduit considrer un effet en C3,3.t.

Les organismes TNO et VTT utilisent quant eux, la formule de Probit suivante pour latoxicit accidentelle de lammoniac :

Pr = -15,6 + ln (C2 x t)

o C est la concentration dammoniac dans latmosphre exprime en mg/m3,t est la dure dexposition exprime en min.

DNV utilise le logiciel SAFETI. La formule habituelle de Probit utilise dans ce logicielpour la toxicit accidentelle de lammoniac, est la suivante :

Pr = -9,82 + 0,71 x ln (C2 x t)

o C est la concentration dammoniac dans latmosphre exprime en ppm,t est la dure dexposition exprime en min.

Il est clair que les consquences calcules pour chaque scnario sont sensiblement affectspar les modles de toxicit utiliss, et les seuils d'effets retenus pour valuer les distances.

La problmatique est semblable par exemple pour le phnomne de BLEVE (non concerndans le projet ASSURANCE) o la plupart des organismes s'entendent sur la faon demodliser le phnomne, avec de faibles variations dans les rsultats. Par contre, lesdistances d'effets thermiques peuvent tout de mme varier sensiblement en fonction desdoses thermiques retenues par chacun pour valuer les effets sur l'homme.

Dans le projet ASSURANCE, le problme du modle de toxicit retenir pour l'ammoniaca t contourn, puisque les distances d'effets systmatiquement calcules dans l'valuationdes consquences correspondent des concentrations fixes (6 200 ppm, 1 000 ppm et500 ppm) et non pas des doses toxiques.

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5.3 EVALUATION DU RISQUE SOCIETAL ET INDIVIDUELLes consquences probabilistes (qui reprsentent la combinaison des distances d'effetscalcules pour un scnario par sa probabilit d'occurrence) sont prsentes de deuxmanires diffrentes (cf. annexe C) :

1. la notion de risque individuel : cest la probabilit quune personne expose defaon permanente au danger soit tue. Cette notion est habituellement reprsente surune carte des environs du site par des courbes disorisque individuel (distance d'effetmaximale laquelle un individu est expos une probabilit de mort individuelle de10-5 /an, 10-6 /an) ;

2. la notion de risque socital : cest la probabilit lors dun accident de causer la mortde plus dun certain nombre de personnes. Cette notion est habituellementreprsente laide de courbes dites F/N (nombre d'individus N expos enpermanence une frquence daccident F de 10-5 /an, 10-6 /an).

Les deux graphiques ci-aprs reprsentent respectivement le risque individuel et le risquesocital calculs pour le site tudi par chacun des partenaires du projet.

Sur la Figure 5, chaque courbe rouge reprsente une enveloppe des isorisques 10-5 /ancalculs pour lensemble des scnarios de rfrence. La plus petite courbe reprsentelenveloppe isorisque 10-5 /an du partenaire le plus optimiste ; la plus grande zonereprsente le mme isorisque calcul par le partenaire le plus pessimiste.

Figure 5 : Variabilit des rsultats dans le calcul du risque individuel Minimum et maximum calculs pour la courbe d'isorisque 10-5 /an

Sur la Figure 6, chaque courbe reprsente le nombre d'individus N expos en permanence une frquence daccident F par an, calcule comme une enveloppe pour lensemble desscnarios de rfrence de ltablissement. Le rsultat de chaque partenaire est reprsentsur la figure ci-dessous.

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Figure 6 : Variabilit des rsultats dans le calcul du risque socital

5.4 CONCLUSION QUANT A L'ANALYSE QUANTITATIVE DES RISQUESLa Figure 4 permet d'avoir une ide de l'incertitude dans les distances d'effets calculespour chaque type de scnario, dans le cas d'une approche dterministe de la scurit.

La Figure 5 permet d'avoir une ide de l'incertitude dans les zones isorisques calculespour l'tablissement tudi, dans le cas d'une approche probabiliste de la scurit. Danscette seconde option, la notion d'isorisque permet d'attnuer la grande incertitude lie laseule valuation des consquences en termes de distances d'effets. En effet, le poids dans lerisque global du site des scnarios (fortes consquences, faible probabilit) est "nivel" pardes scnarios (consquences moindres, probabilit non ngligeable).

Toutefois, la variabilit des rsultats reste encore trs importante pour fonder une politiquecohrente de gestion des risques. Cette variabilit se rsume principalement dans les cinqpoints suivants :

Le choix des scnarios retenus comme contribuant au risque l'extrieur del'tablissement.Ce premier point est crucial, il dpend entirement du jugement d'expert. Pour leprojet ASSURANCE, il est cependant non pertinent, puisqu'on a vu dans lechapitre prcdent, que chaque partenaire taient d'accord sur les principauxscnarios majeurs modliser.

L'incertitude ou l'ambigut dans la dfinition des scnarios.Ce point est en l'occurrence la cause majeure d'incertitude dans le scnario derupture catastrophique du rservoir cryognique (cf. 5.2.1 page 28). Comptetenu de l'importance de ces scnarios notamment dans la matrise del'urbanisation, ce point montre la ncessit d'tre trs prcis dans la dfinitionmme du scnario.

L'incertitude intrinsque aux modles utiliss.Les modles ne sont toujours qu'une simplification des phnomnes physiquestudis. Le niveau d'incertitude dpend alors la fois de la bonne connaissance duphnomne physique et du degr de simplification employ pour le modliser(logiciel gaussien, intgral ou CFD 3D).

Comparison Overall Scenarios (Outdoors)

1,00E-08

1,00E-07

1,00E-06

1,00E-05

1,00E-04

1,00E-03

1,00E-02

1 10 100 1000 10000 100000N

F

Partner 3

Partner 1

Partner 2

Partner 5

Partner 4

Partner 7

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Le choix des hypothses dans la modlisation des phnomnes.Modliser un scnario requiert toujours l'intervention du jugement d'expert quelque soit le modle, non seulement pour la dfinition des hypothses de dpart,mais aussi pour grer l'interface entre les diffrents modles utiliss (calcul duterme source, et choix d'un dbit de fuite rentrer dans le modle de dispersion ;pour les logiciels de type intgral, passage du modle de gaz lourd ou de jetturbulent au modle de gaz neutre (gaussien)).Ainsi, l'exprience et la connaissance des phnomnes par l'expert sontdterminants pour dfinir les hypothses les plus ralistes dans les scnarios :diamtre et dure de fuite, comportement du nuage, formation d'arosols ou d'uneflaque au sol, etc.

Le niveau global de prudence ou de conservatisme propre chaque expert.Cette prudence relative va amener chacun formuler des hypothses plus oumoins majorantes, en fonction toujours de son exprience et de sa connaissancedes phnomnes.

Encore une fois, comme pour l'valuation des probabilits, l'incertitude lie aux rsultatsfinaux d'une valuation des risques, est une fonction combine du degr de finesse dumodle employ et de l'exprience, de la connaissance des phnomnes par l'analyste desrisques. Il est trs difficile de dissocier l'un de l'autre.

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6. ETUDES DE CAS

L'tape d'analyse quantitative des risques, rsume au chapitre prcdent, a permis demettre en lumire une variabilit importante des rsultats calculs par chaque partenaire.

Quelques diffrences et incertitudes ont pu tre expliques facilement suite desmalentendus lors de la phase de recueil d'informations sur le site, ou suite galement unmanque d'information prcise, ncessitant ds lors, des approximations ou des hypothsesfaites par les partenaires eux-mmes.

Mais une grande part de la variabilit restait encore inexplicable prcisment. C'estpourquoi une tude de cas a t organise. Le groupe de travail s'est mis d'accord sur sixcas ou six scnarios, dont certaines hypothses ont t volontairement fixes dans le butd'tudier de manire isole, l'influence d'autres paramtres prcis sur la variabilit totaledes rsultats.

6.1 DESCRIPTION SUCCINCTECas n1 : ce scnario considre la rupture guillotine de la canalisation d'alimentation (8'')

du site en ammoniac, longue de 70 km, et sparant le site producteur du siteconsommateur (cf. scnario de rfrence 1).

Les hypothses fixes par le groupe sont la hauteur de rejet, la pression et latemprature dans la ligne avant la rupture, et la dure de la fuite (5 minutes).

Le principal intrt de ce scnario est d'analyser la part de variabilit imputableau calcul du terme source dans la modlisation des distances d'effet.

***

Cas n2 : ce scnario considre la rupture guillotine de la canalisation de soutirage (20'')du rservoir cryognique, en aval de la vanne de scurit automatique (cf.scnario de rfrence 10).

Les hypothses fixes par le groupe sont la longueur de ligne avant la rupture(perte de charge), la hauteur de rejet, la hauteur initiale de liquide dans lerservoir (pression motrice), et la dure du rejet (5 minutes).

Le principal intrt de ce scnario est d'analyser la part de variabilit imputableau modle de formation de flaque dans le calcul des distances d'effet. Dans cecas prcis, le calcul du terme source est en effet a priori relativement simple(quation de Bernoulli).

***

Cas n3 : ce scnario considre la ruine d'un rservoir d'ammoniac liqufi sous pressionpar un trou de diamtre 100 mm dans la paroi du rservoir, sous ce dernier (cf.scnario de rfrence 14A).

Les hypothses fixes sont la hauteur de rejet, la pression dans le rservoir (17bar) constante tout au long de la fuite (inertage l'azote), la capacit durservoir, la direction du rejet (vertical descendant), la taille de la rtention.

Le principal intrt de ce scnario est d'analyser la modlisation faite par lespartenaires d'un rejet impactant d'ammoniac dans une cuvette de rtention.

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Cas n4 : ce scnario considre la ruine catastrophique et soudaine d'un rservoird'ammoniac liqufi sous pression (cf. scnario de rfrence 14B).

Les hypothses fixes sont la capacit du rservoir et la pression dans lerservoir (17 bar) avant rupture.

Le principal intrt de ce scnario est d'analyser la modlisation faite par lespartenaires d'un relchement instantan d'ammoniac sous pression l'atmosphre.

***

Cas n5 : ce scnario considre le rejet par une ligne connecte au rservoir cryogniqued'ammoniac 33C.

Les hypothses fixes sont la hauteur de rejet, la direction du rejet (horizontal),le dbit de fuite (330 kg/s), et la dure du rejet (5 minutes).

De mme que pour le cas n2, le principal intrt de ce scnario est d'analyserla part de variabilit imputable au modle de formation de flaque et dedispersion atmosphrique dans le calcul des distances d'effet. Dans ce casprcis, le terme source est fix par le groupe de travail.

***

Cas n6 : de mme que pour le cas n4, ce scnario considre la ruine catastrophique etsoudaine d'un rservoir d'ammoniac liqufi sous pression.

La capacit du rservoir et sa pression avant rupture sont les mmes que dansle cas n4. Sont fixes par contre pour ce cas, la fraction de gaz dans le nuageaprs expansion initiale (0,166), le volume et le rayon initiaux du nuage aprsexpansion, la hauteur du rejet.

Le principal intrt de ce scnario est d'analyser les modles de dispersionatmosphriques des partenaires, en fixant le plus prcisment possible lesvariables lies au terme source.

Pour chaque scnario, les conditions mtorologiques taient fixes : classe de stabilit F,vent 2 m/s, temprature de l'air 20C, humidit relative de 70%.

6.2 EXEMPLES DE RESULTATS OBTENUS

6.2.1 Cas n1La difficult principale de ce scnario est de prendre en compte les 75 km de longueur decanalisation qui sparent le lieu de la fuite du lieu d'o les motopompes propulsentl'ammoniac. En modlisant la rupture guillotine de cette ligne, il convient de considrerune dpressurisation rapide de la ligne partir du lieu de fuite. Cette dpressurisation secaractrise par une onde de choc qui remonte dans la canalisation la vitesse du son. Il enrsulte une dcroissance trs rapide du dbit de fuite, qui a t modlise par l'INERIS surle graphique suivant.

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Case 1 Comparison - Release Rate

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7

Partners

Rel

ease

Rat

e (k

g/s)

(Fixed release time = 300s)

Figure 7 : Cas n1 : volution du dbit de fuite et de l'onde de chocdepuis le lieu de fuite en fonction du temps

Tous les partenaires considrent pour ce scnario un rejet diphasique horizontal sansformation de flaque, lexception du seul partenaire 4 qui considre lvaporationdammoniac partir dune flaque alimente par le pipe.

On vient de voir que le dbit de fuite dcroissait trs rapidement en fonction du temps. Or,tous les partenaires utilisent des logiciels de dispersion atmosphrique, qui ne prennent encompte qu'un dbit de rejet constant dans le temps. La part la plus importante de variabilitdans les rsultats de ce cas, provient ainsi des critres retenus par chacun pour calculer lavaleur constante du dbit de fuite utiliser dans le modle de dispersion.

Partenaire Dbit retenu pourla dispersionLongueurligne (m)

1. Moyenne sur 5 min 910

2. Moyenne sur 5 min 10000

3. Moyenne sur 5 min 76000

4. Moyenne sur 5 min 1000

5. Moyenne sur 200 s 75000

6. Valeur max. initiale 1

7. Valeur 30 s 8000

Figure 8 : Dbits de fuite retenus par chaque partenaire pour le modle dedispersion atmosphrique dans le cas n1

La plupart des partenaires choisissent d'utiliser dans le modle de dispersion une valeurmoyenne du dbit de fuite sur la dure du rejet. Le partenaire 6 est particulirementmajorant dans ce cas prcis, car il utilise comme dbit constant la valeur du dbit de fuite t=0 s.

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Release time (s)

Flow

rate

(kg/

s)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Dep

ress

uris

ed p

ipe

leng

th (m

)

Flow rate Depressurised pipe length

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Les autres variations dans les rsultats sont essentiellement dues la longueur moyenne decanalisation dpressurise choisie par chaque partenaire pour modliser son dbit de fuite.En effet, cette valeur est utilise pour estimer la perte de charge qui influence directementle dbit de fuite, et elle varie dans le temps tout comme le dbit de fuite (cf. courbe bleuede la Figure 7).

6.2.2 Cas n2Le calcul du dbit de fuite la brche est relativement facile pour ce scnario, puis que lerejet est entirement liquide. L'quation de Bernoulli s'applique alors, corrige par uncoefficient de frottement d aux pertes de charge. Au final, les rsultats obtenus par chaquepartenaire sont trs similaires.

La seconde tape de ce cas, consiste modliser les dimensions et taux d'vaporation de laflaque d'ammoniac forme au sol. Les modles de formation et d'vaporation de flaqueutiliss sont alors sen