Brevet FR3074606A1 — publié le 20190607

Procede de construction d'une cartographie pour le dernantelement d'une installation nucleaire. La presente invention se rapporte a un procede de construction d'une 5 cartographie pour le dernantelement d'une installation nucleaire. De fawn generale, lors des operations preparatoires du dernantelement d'une installation nucleaire les risques lies aux facteurs humains et a l'organisation des operations concernees revetent une importance toute 10 particuliere. II doit etre tenu compte du fait que la connaissance de l'installation peut etre imparfaite (absence de plans de realisation initiaux par exemple), de merne que celle de son historique (incidents et modifications dont Ia trace a pu etre perdue). De ce fait, des verifications d'etat de l'installation sont a prevoir, notamment en prealable a Ia 15 realisation des phases de travaux a risques particuliers (des etats radiologique et chimique sont souvent realises). Le contexte operationnel et les contraintes reglementaires pourront evoluer au fil des operations d'assainissement et de demontage realisees, necessitant d'adapter le referentiel de siarete de l'installation pour tenir compte de Ia realite des 20 risques et des dispositions de maltrise associees. II est crucial de suivre les risques d'expositions nucleaires, les coats et les delais associes, qui sont excessivement eleves (plusieurs dizaines d'annees et plusieurs milliards d'euros). Toute solution visant a diminuer ces chiffres, tout en respectant les contraintes reglementaires, de sante et administratives est bienvenue et 25 tres attendue pour les annees a venir. La cartographie puis le cheminement des flux de dechets nucleaires sont complexes et critiques, l'objectif etant d'evacuer ces dechets le plus rapidement possible afin d'accelerer le dernantelement. La gestion des flux physiques est une problematique connue dans les processus classiques de 30 fabrication, mais pas dans le domaine nucleaire ou les risques lies aux facteurs humains et a l'organisation des operations concernees ne permettent pas une application des solutions classiques. Dans une installation en dernantelement, le cheminement des dechets 35 nucleaires est complexe. Tout commence par la decoupe des equipements -2- et la deconstruction partielle des installations qui sont les sources des dechets. Ces dechets sont ensuite transportes, entreposes, conditionnes et emballes selon des criteres tres précis afin de pouvoir quitter l'installation nucleaire pour rejoindre un centre de stockage. Une mauvaise anticipation de la quantite des dechets, ou des &apes qui seront subies par chaque unite dechet, peut rapidement conduire a un blocage du processus, d'autant plus que les espaces d'entreposage dans les installations sont reglementes et limites. Aujourd'hui, cette anticipation se fait simplement par des estimations sur la base de l'inventaire dechets et/ou par des calculs simples de temps de traitement, temps de transport, etc. Un grand &art est souvent rencontre entre ces estimations et la realite. La presente invention a pour but la reduction d'expositions aux 15 rayonnements par les salaries, de coat et de delai dans un processus de dernantelement d'une installation nucleaire. Un autre but de ('invention est le respect des criteres de qualite, d'environnement et bien evidement de sante des operateurs, au-dela de ('exposition des salaries aux rayonnements. 20 La presente invention a un interet dans les operations preparatoires mais aussi dans les operations effectives de dernantelement. On atteint au moins l'un des objectifs precites avec un procede de construction d'une cartographie pour le dernantelement d'une installation 25 nucleaire, ce procede etant mis en oeuvre par ordinateur et comprenant les &apes suivantes : - elaboration d'une cartographie d'un processus de dernantelement de l'installation nucleaire, - elaboration d'un diagramme de flux nucleaire au sein de la 30 cartographie a partir de donnees radiologiques, - conversion de la cartographie en un modele logistique de simulation de flux a evenements discrets, - integration dans le modele logistique d'un modele de calcul de doses permettant de determiner des doses regues par des operateurs dans le 35 processus de dernantelement a partir du diagramme de flux nucleaire, -3- - simulation d'un scenario du processus de dernantelement a partir du modele logistique, - optimisation dudit scenario en utilisant au moins la dose comme critere d'optimisation, 5 - construction d'une cartographie sur la base du scenario optimise. Par dose, on entend la dose absorbee, la dose efficace, la dose equivalente ou encore le debit d'equivalent de dose, entre autres. Le diagramme de flux nucleaire peut etre un type de representation 10 graphique du flux de donnees a travers un systerne d'information. Les donnees radiologiques peuvent comprendre notamment des donnees relatives a chaque composant radioactif dans le processus de démantelement. Avec le procede selon l'invention, on construit une cartographie des flux physiques (materiels, operateurs, objet, equipements, dechets, unites de transport, etc) et de ('information dans le processus de dernantelement d'une installation nucleaire, cette cartographie est optimisee par l'ajout des donnees radiologiques et la simulation basee sur une methode logistique. Une cartographie est une image qui peut etre animee lors d'une simulation. L'invention permet ainsi de determiner les parcours optimises des dechets nucleaires lors d'un dernantelement tout en tenant compte de parametres physiques. Avec le procede selon l'invention, on fait appel a des methodes 25 logistiques d'optimisation des flux physiques, qui evitent par exemple le type de probleme de goulot(s) d'etranglement. De fawn generale, la gestion des flux consiste a piloter ('ensemble des activites successives qui sont realisees lors de la fabrication d'un produit ou sa distribution. Le flux selon l'etat de la technique est le mouvement des 30 matieres/composants/sous-ensembles/encours/produit finis le long d'une chaine de fabrication et de distribution. Generalement la notion de flux s'applique aussi bien aux produits qu'aux informations. Les outils logistiques sont essentiellement utilises dans la fabrication, les reseaux de communications, les transports, la prestation de soins de sante, et les 35 services du secteur public. -4- Selon l'invention, la methode logistique est notamment modifiee ici pour tenir compte des doses radiologiques regues par les operateurs. Avec le procede selon la presente invention, le diagramme de flux nucleaire permet de tenir compte de l'aspect radiologique en surveillant la 5 dosimetrie radiologique pour chaque operation et la contamination radioactive des dechets ou des colis, et de l'aspect des risques radioactifs. La simulation par evenements discrets (DES) modelise le fonctionnement de systernes comme une sequence discrete d'evenements 10 dans le temps. Chaque evenement se produit a un instant donne dans le temps et marque un changement d'etat dans le systerne a points discrets. Ainsi, entre deux evenements consecutifs, aucun changement dans le systerne n'est suppose se produire et ces periodes ne sont pas modelisees. Etant donne que les simulations d'evenements discrets n'ont pas a 15 simuler chaque tranche de temps, elles peuvent generalement fonctionner beaucoup plus vite que la simulation continue correspondante. Cela est tres utile dans le cas des chantiers de dernantelement presentant une duree de plusieurs dizaines d'annees et dont une simulation continue apportera une grande quantite de donnees sans veritable interet. 20 D'un point de vue pratique, la simulation par evenements discrets permet : - d'anticiper les gaspillages, les manquements, blocages des flux et goulots d'etranglement et donc la prediction du comportement des flux d'un systerne de production, - d'optimiser une organisation des flux preetablis, par la realisation d'une etude parametrique et la determination des variables critiques du processus, qui peuvent etre modifiees. Une chaine de dernantelement nucleaire n'est pas une ligne de production classique. Avantageusement, dans le processus selon l'invention, le dernantelement nucleaire est vu et gere comme un processus industriel, ou le dechet nucleaire devient le « produit » a creer, qui dolt quitter ('installation en limitant les risques, coats et delais afin d'optimiser le dernantelement. -5- Les avantages du procede selon l'invention sont notamment : - Rendre plus fiable et realiste ('etude initiale du scenario de dernantelement, qui inclut une definition globale des coats, planning 5 et ressources, et la definition de toutes les actions de radioprotection. - Des le depart, organiser les flux physiques en tenant compte des problematiques des risques des doses. - Obtenir une configuration de flux qui permettra d'atteindre une evacuation totale des dechets dans les meilleurs delais. 10 - Obtenir moins de derives et &arts par rapport aux programmes initiaux definis dans les etudes d'avant-projet. - Integrer les estimations de dose des les premieres etudes de chaine logistique, et tester des solutions de reductions de dose immediates afin de connaitre leur impact direct sur le chantier. 15 - Suivre et reevaluer le suivi et les scenarios pendant les operations de démantelement. La presente invention permet de considerer des actions d'optimisation multicriteres et d'integrer tous les elements visant a ameliorer la 20 performance des chantiers : ressources, delais et dose, ordonnancement. Elle consiste en une methode de construction de scenario base sur une procedure d'optimisation couplee : methode unique d'optimisation des contraintes radiologiques et des flux. L'optimisation peut se faire simplement par modification d'un 25 parametre du processus sans refaire une simulation ou alors de preference en realisant des simulations successives. Selon une caracteristique avantageuse de l'invention, l'etape d'optimisation peut consister a realiser la simulation du scenario de fagon iterative. 30 De preference, a chaque iteration, le processus de dernantelement est modifie, les iterations sont repetees jusqu'a ce que la dose regue par operateur soit recluite en dega d'un seuil predetermine. L'invention est notamment ainsi remarquable par le fait qu'il est possible de modifier, par saisie operateur ou de fagon automatique, des 35 parametres du processus de dernantelement de fagon a trouver un -6- equilibre. Cet equilibre peut etre predetermine par des valeurs de seuils. Apres une simulation, le modele logistique selon l'invention est capable d'identifier logistiquement des points critiques et d'identifier que des contraintes radiologiques ne sont pas respectees. Des corrections peuvent 5 etre appliquees de facon automatique pour tenter de respecter les contraintes radiologiques par exemple. Avantageusement, le procede selon l'invention peut etre appliqué lors des &apes preparatoires du dernantelement de facon a definir les parcours optimises, mais it peut egalement etre appliqué en cours de dernantelement 10 pour mettre a jour ces parcours lorsque des parametres varient ou d'une nouvelle cartographie. Selon un mode de realisation de l'invention, l'etape d'optimisation peut comprendre une etape d'optimisation logistique basee uniquement sur des criteres logistiques et une etape d'optimisation radiologique basee sur ledit 15 critere de dose regue. Les deux &apes d'optimisation logistique et radiologique peuvent etre realisees simultanement ou successivement. Selon une caracteristique avantageuse de l'invention, les donnees 20 radiologiques sont des donnees permettant la mise en place d'une procedure ALARA. La dernarche de reduction des expositions aux radiations peut suivre le principe ALARA : « as low as reasonably achieveable ». C'est une serie de principes et des actions de protection visant a diminuer les doses regues par 25 les operateurs au plus bas possible. Avec l'invention, ces principes sont couples a la gestion et ('optimisation de la performance logistique de ('installation. Dans le cadre d'un chantier de dernantelement, la mise en oeuvre du principe ALARA prend la forme principalement d'une optimisation des 30 moyens de radioprotections. Les actions pour diminuer les doses regues peuvent etre divisees en trois categories : - Reduction du temps d'exposition - Pose d'ecran de protection - Mise a distance des sources radioactives. -7- Ces actions peuvent prendre des formes diverses : modification du trajet dans ('installation, chronologie des operations, modification des equipes, protections. Des principes, autres que le principe ALARA, peuvent etre utilises en mettant en oeuvre tout ou partie des actions citees pour la 5 diminution des doses regues. II est egalement possible de modifier le temps des operations, les quantites maximales d'entreposage, la structure du modele, les quantites d'objets et ainsi de suite... Le modele logistique selon l'invention est capable de comparer des 10 scenarios en parallele en fonction de differents criteres de reduction d'exposition aux rayonnements ionisants puis de trouver une optimisation. L'algorithme d'optimisation tenant compte des contraintes radiologiques, des delais et du coat, peut etre base sur le principe suivant : - Identification des actions notamment a forte dose et hierarchisation 15 de celles-ci, - Identification, par une methode combinatoire, de toutes les solutions possibles de radioprotection, pour chaque operation critique, et combinaison de celles-la, - Plan de tests genere automatiquement avec toutes les combinaisons 20 possibles, simulation logistique de chacune des solutions, puis generation de graphiques de solutions et convergence vers un scenario optimise respectant les criteres radiologiques. Selon une caracteristique avantageuse de l'invention, le modele de 25 calcul peut etre congu comme une bibliotheque logicielle du modele logistique. Une telle bibliotheque permet de prendre en compte les aspects radiologiques : dosimetrie radiologique pour chaque operation, surveillance de la contamination radioactive des dechets ou des colis ou considerations 30 de risque. Elle permet egalement de tenir compte, par exemple, du cadre reglementaire associe aux industries nucleaires, tres complexe et qui peut bloquer ('evacuation des flux des dechets nucleaires. Elle permet egalement de tenir compte par exemple des restrictions spatiales et geometriques !lees aux risques de criticite nucleaire et de la cadence des unites de traitement. -8- Avec le procede selon l'invention, it ne s'agit pas d'une simple adaptation d'un outil logiciel de simulation prenant en compte des specificites radiologiques, mais une generation plus automatique et intuitive d'un scenario optimise en utilisant une bibliotheque logicielle. En effet, la 5 creation de composants nouveaux dans une bibliotheque est une solution en amont de la creation du modele logistique. Selon un mode de realisation de l'invention, la bibliotheque logicielle peut comprendre : 10 - des elements unitaires pour une simulation par evenements discrets, qui representent une fonction, une etape ou unite du processus de demantelement, - des tableaux de donnees permettant une saisie simplifiee de donnees, - des variables, y compris la variable de dose radioactive, 15 - des fonctions de calculs et de modelisation. Avantageusement, la cartographie du processus de demantelement peut etre une cartographie 3D. Par ailleurs, la cartographie peut etre elaboree selon la methode des cartographies des chalnes de valeur (VSM 20 pour « Value Stream Mapping ») ou s'appuyer sur des methodes de planification des ressources comme MRP (« manufacturing resources planning ») ou ERP (« entreprise resource planning »). La VSM est un outil qui a pour but d'identifier et aider a eliminer les gaspillages et les dysfonctionnements d'une chalne logistique, typiquement 25 les chalnes de fabrication. Cet outil se presente sous la forme d'une cartographie descriptive des flux de matiere et d'information dans le processus etudie. Avantageusement, le modele logistique peut etre construit a partir d'outil de simulation comme Flexsim®. D'autres outils de simulation de flux 30 peuvent etre utilises comme par exemple l'outil de simulation ARENA®, l'outil de simulation SIMIO® ou l'outil de simulation Plant Simulation. Selon un autre aspect de l'invention, it est prevu un systeme de traitement de donnees comprenant des moyens pour mettre en oeuvre les &apes du procede selon l'invention. -9- II est egalement prevu un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est execute par un ordinateur, conduisent celui-ci a mettre en oeuvre les &apes du procede selon l'invention. 5 D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaltront a la lecture de la description detainee de mises en oeuvre et de modes de realisation nullement limitatifs, au regard de figures annexees sur lesquelles : 10 - La figure 1 est un diagramme illustrant les fonctionnalites de service et techniques mises en place dans routil informatique selon l'invention. - La figure 2 est une vue schernatique du procede selon l'invention pour une optimisation logistique de flux couplee simultanement a 15 ('optimisation radiologique, par exemple par le principe ALARA, - La figure 3 est une vue schernatique du procede selon l'invention pour une optimisation logistique de flux couplee successivement a ('optimisation radiologique, par exemple par le principe ALARA, - La figure 4 est une vue d'une cartographie 3D pour un scenario 20 donne, - La figure 5 illustre un zonage radioprotection d'une installation nucleaire, - La figure 6 illustre des &apes de conversion d'une cartographie nucleaire en un modele logistique, 25 - La figure 7 illustre une architecture d'un modele logistique, - La figure 8 est un tableau illustrant le contenu moyen de zones d'entreposage, et - La figure 9 est une courbe illustrant revolution d'une dose totale en fonction du temps dans un point donne ou pour un operateur donne, 30 en fonction du temps. Les modes de realisation qui seront decrits dans la suite ne sont nullement limitatifs; on pourra notamment mettre en oeuvre des variantes de l'invention ne comprenant qu'une selection de caracteristiques decrites 35 par la suite isolees des autres caracteristiques decrites, si cette selection de -10- caracteristiques est suffisante pour conferer un avantage technique ou pour differencier l'invention par rapport a l'etat de la technique anterieur. Cette selection comprend au moins une caracteristique de preference fonctionnelle sans details structurels, ou avec seulement une partie des 5 details structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conferer un avantage technique ou pour differencier l'invention par rapport a l'etat de Ia technique anterieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de realisation decrits sont prevus pour etre combines entre eux dans toutes les 10 combinaison ou rien ne s'y oppose sur le plan technique. Les differents modes de realisation de Ia presente invention comprennent diverses &apes. Ces &apes peuvent etre mises en oeuvre par des instructions d'une machine executable au moyen d'un microprocesseur par exemple. 15 Alternativement, ces &apes peuvent etre realisees par des circuits integres specifiques comprenant une logique cablee pour executer les &apes, ou par toute combinaison de composants programmable et composants personnalises. La presente invention peut egalement etre fournie sous forme d'un 20 produit programme d'ordinateur qui peut comprendre un support memoire informatique non-transitoire contenant des instructions executables sur une machine informatique, ces instructions pouvant etre utilisees pour programmer un ordinateur (ou tout autre dispositif electronique) pour executer le procede. 25 Sur les figures, les elements communs a plusieurs figures conservent Ia merne reference. Le dernantelement d'une installation nucleaire peut etre programme sur de nombreuses annees. L'objectif etant d'obtenir le declassement de 30 l'installation : supprimer l'installation de la liste des « installations nucleaires de base ». Le dernantelement represente ('ensemble des operations techniques et administratives realise au sein d'une installation nucleaire de base dans le but d'atteindre un etat final predefini qui permettra son declassement. Notamment, les dechets radioactifs produits 35 lors des operations de dernantelement doivent etre conditionnes. Les flux, c'est-à-dire les parcours des dechets doivent etre optimises de fawn a eviter par exemple les goulots d'etranglement, les surdimensionnements des equipements, les sous-dimensionnements des equipements, ('exposition a la radioactivite,... L'optimisation permettra la reduction des coats, des 5 delais et des expositions a la radioactivite. Le dernantelement d'une installation peut comprendre les &apes suivantes : - Evacuation des dechets dits Haute Activite (HA). Typiquement pour les usines nucleaires, une fois a l'arret definitif, on evacue d'abord le 10 maximum possible de dechets HA, notamment le combustible dans le cas des centrales. Les circuits sont vidanges et rinces. Ces dechets, contiennent au moins 98% de l'activite radiologique totale des dechets radioactifs de ce type d'installation. - Dernantelement electromecanique. Cette etape consiste en demonter 15 et evacuer les gros equipements et materiels presents dans les locaux. Les dechets nucleaires sont clOment conditionnes, caracterises et evacues du site. En France, l'exploitant doit attendre le decret d'autorisation de dernantelement de l'Agence de SOrete Nucleaire (ASN) pour entamer cette etape et celles qui suivent. 20 - Assainissement. Cette etape a pour but ('elimination de la radioactivite dans tous les locaux de l'installation. En France, un dossier est depose a ASN a la fin de cette etape. - Declassement de l'installation. En France, le declassement est une operation administrative consistant a supprimer l'installation de la liste des 25 INB par ('ASN. Cette etape s'acheve avec ('accord de l'autorite de sOrete pour le declassement de l'installation apres avoir realise un controle rigoureux, qui garantit que toute radioactivite ajoutee au site a ete eliminee a cette etape. - Demolition des batiments. Une fois l'installation declassee, les &apes 30 qui suivent s'agissent des operations classiques. II n'y a plus de problematique nucleaire. Les gravats sont utilises pour combler les excavations issues de ('extraction de ('uranium. - Rehabilitation du site. Le cas echeant, le site doit etre reconverti selon son utilisation ulterieure. L'etat final depend des objectifs de 35 l'exploitant. -12- Le procede selon ('invention permet ('optimisation des processus logistiques 100% adaptes au nucleaire, par une optimisation simultanee des doses, coats et delais associes a la configuration logistique des flux de dechets dans une installation nucleaire. 5 Le procede peut etre mis en oeuvre lors de la construction d'un scenario de dernantelement et de fagon concrete it represente une aide et un support pour : - La validation de tous les choix, - L'estimation du nombre d'operateurs et des ressources, 10 - La determination de la surface necessaire en termes d'entreposage, - L'identification de points critiques/ de surveillance pour les goulots d'etranglement de flux, - L'identification des zones necessitant eventuellement un renforcement (en unites de transport par exemple), 15 - L'analyse de coats, - La planification/ estimation delais d'evacuation, - La minimisation des debits de dose equivalente (par zone et par operateur), - L'elimination du gaspillage (surcoOts). 20 Les utilisateurs seront donc toutes les personnes protagonistes a la construction ou bien impliquees dans la validation ou revision des scenarios de dernantelement. Dans un mode de realisation, on utilise FLEXSIM® comme outil de 25 simulation logistique de flux par simulation a evenements discrets et on cree d'autres outils informatiques tels que des interfaces, des outils de traitement de donnees, des systernes d'alerte, des methodes d'optimisation de ('exposition aux doses... utilises pour le deploiement. La presente invention est notamment construite sur la base de quatre 30 fonctions principales definies dans le cadre des objectifs : minimisation d'utilisation des moyens logistiques, acceleration de ('evacuation des dechets, gain en productivite lors de la construction du scenario et optimisation de la dernarche ALARA. -13- Le diagramme de la figure 1 illustre les fonctionnalites de service et techniques mises en place dans l'outil informatique. Les fonctions services comprennent : - Fonction service 1 : Minimisation des couts, ressources utilise, 5 nombre d'equipement. Maximisation du taux d'utilisation (avant saturation) des equipes et zones de stockage - Fonction service 2 : Reussir a evacuer le 100 % des dechets nucleaires au plus vite possible. - Fonction service 3 : Fonction service 2 = Trouver la zone ALARA dans 10 le scenario logistique preetabli. - Fonction service 4 : Accelerer et faciliter la construction du scenario de demantelement Ensuite, les fonctions techniques sont celles identifiees pour assurer les fonctions de service, dit autrement, pour assurer le fonctionnement de 15 l'outil. Ces fonctions techniques sont decrites par la suite. La figure 2 illustre une vue schematique illustrant differentes &apes du procede selon l'invention pour une optimisation logistique de flux couplee simultanement a l'optimisation radiologique, par exemple par le principe ALARA. 20 Les &apes Etapel, Etape2, Etape3 et Etape4 representent les &apes d'optimisation du scenario de demantelement vis-à-vis de la cinematique des flux de dechets et de ('utilisation des moyens logistiques. Les fonction couplees et contraintes, Etapel', Etape2', Etape3' et Etape4', representent l'optimisation ALARA qui est faite en meme temps jusqu'a obtention d'un 25 equilibre optimal ALARA-FLUX. - Etapel : Conception initiale des chaines logistiques : Le point de depart de l'outil est une cartographie du processus de demantelement dans son etape de preconception. Cela represente les chaines de traitement de dechets 30 associes, les flux (physiques et/ou d'information), les zones d'entreposage de matiere, le nombre d'operateurs par unite, les cadences de production de dechets, etc. L'outil selon l'invention permet a l'utilisateur de construire une cartographie de type VSM (Value Stream Mapping), ou autre, adapt& au nucleaire, avec les donnees d'entree du systeme. -14- On peut considerer comme dorm& d'entree toute dorm& necessaire la realisation d'un projet de dernantelement nucleaire, fournie par l'exploitant. Ces donnees peuvent comprendre, par exemple : - Inventaire dechet 5 - Plan batiment - Donnees d'installation, - Equipements - Cartographie - Estimation equipes 10 - Etape 1' : Cartographie de flux avec les donnees radiologiques. Ce complement a l'Etape 1 permet la construction du diagramme de flux nucleaire avec comme donnees d'entrees des donnees necessaires au calcul des doses. 15 - Etape 2 : Construction du modele pour simulation et optimisation : L'outil selon l'invention inclut un algorithme qui permet a l'utilisateur de convertir la cartographie VSM en un modele logistique permettant la simulation des flux. Par exemple, le systeme peut convertir le modele VSM en un modele 20 de simulation a evenements discrets (DES). - Etape 2' : Modele de calcul de dose des operations. L'outil selon l'invention permet de realiser le calcul des doses, en complement du calcul des flux prealablement definis, ainsi que ('identification des points critiques. 25 - Etape 3 : Prediction : test du scenario : Dans cette etape, l'outil selon l'invention realise une premiere simulation du pre-scenario de dernantelement propose dans l'etape 1 (par exemple, par la methode DES). - Etape 3' : 30 Dernarche ALARA couplee : simulation iterative du scenario pour diminuer les doses regues par les operateurs. - Etape 4 : Proposition de changement du scenario : L'outil selon l'invention, en fonction des resultats obtenus lors de la simulation, propose ou effectue 35 automatiquement des actions d'amelioration du scenario de flux initial. Ceci -15- peut etre, par exemple, la suppression d'une zone de stockage intermediaire chere et inutile, ou le renforcement du nombre d'operateurs pour une operation donnee. A la fois, I'utilisateur peut aussi proposer des modifications au systerne. On obtiendra ainsi un scenario « 2 » qui sera 5 teste et analyse a nouveau (etapes 3 et 4) et ainsi de fawn iterative jusqu'a obtention du scenario optimal. - Etape 4' : Actions d'optimisation. L'outil selon ('invention propose ou effectue automatiquement des actions d'amelioration ALARA comprenant notamment 10 des calculs des gains/coOts des doses associes de fawn a atteindre un equilibre predetermine. - Etape 5 : Cette etape est Ia sortie du procede par une reconstruction de Ia cartographie sur Ia base du scenario optimise. 15 On obtient ainsi, comme resultat de sortie, une cartographie decrivant un scenario de dernantelement construit, avec : - Le meilleur compromis en termes d'ALARA et donc de minimisation des doses pour tous les operateurs, - L'estimation des coats, 20 - Un scenario optimise en termes d'utilisation de ressources, des moyens logistiques et des attentes, et - Le planning des operations La figure 3 est une vue d'une cartographie 3D pour un scenario donne. 25 On peut egalement mettre en oeuvre le procede selon ('invention en realisant de fawn successive une pre-optimisation logistique puis une optimisation ALARA ou dans le sens inverse. La figure 4 illustre un tel procede dans lequel, comparativement au procede de la figure 2, l'etape 3 est suivie d'une etape 6 d'optimisation logistique du scenario. 30 Une etape 7 permet ensuite une optimisation radiologique, par exemple de type ALARA, dans le scenario pre-optimise logistique. On retrouve l'etape 4' des actions d'amelioration ALARA avant une nouvelle etape 8 de verification du scenario logistique. Enfin l'etape 5 de sortie de reconstruction de la cartographie sur la base du scenario optimise. 35 -16- On va maintenant decrire un exemple d'optimisation logistique dans le cadre de dernantelement d'une cuve de reacteur. Les donnees d'entree peuvent comprendre : - L'inventaire dechets 5 - Les &apes du dernantelement - Le planning du dernantelent - Le schema de dernantelement (etapes) ainsi qu'un schema global informatif des &apes de dernantelement - Un exemple ponctuel pour le dernantelement et assainissement d'un 10 equipement - Le plan d'installation et la presentation de ('implantation des locaux avec les differentes zones. - Les moyens d'acces, de manutention et utilites disponibles - Le zonage radioprotection (chaque zone d'une installation nucleaire 15 est class& orange, jaune, vert etc. en fonction des controles necessaires). - Le debit de dose equivalente maximum - Le spectre chantier - La presentation de l'etat final a atteindre (en termes de doses, risque 20 et declassement) Sur le tableaul, on observe un exemple d'information extraite de ce scenario. II s'agit d'un inventaire dechets, Mini en fonction de leur niveau d'activite radioactive et leur duree de vie (Tres Faible Activite, Faible) -17- Total TFA FA MA VC Casier parois pleines 1m3 Conteneur reutilisable 2m3 Big- BI Futs 118 I Bags 1m3 61 548 5 190 2230 1400 1000 40 400 51 488 5 50 800 21 8 5 800 20 420 50 30 10 60 100 43 70 30 245 Sans objet 9 836 75 190 2230 1 Demantelement des equipements « nucleaires » Assainissement/Demantelement des equipements de procede de la zone C Assainissement de la zone C Demantelement des equipements de la zone C Demantelement des equipements des autres zones Demantelement de la cuve 1 Demantelement des equipements des autres zones Demantelement des reseaux procede connexes Etape 1 Operation 1.1 Tache 1.1.1 Tache 1.1.2 Operation 1.2 Tache 1.2.1 Tache 1.2.2 Operation 1.3 Etape 2 Assainissement du GC Etape 3 Demantelement de la ventilation Etape 4 Demantelement des locaux conventionnels Tableau 1 Sur la figure 5, on observe un plan de ('installation nucleaire avec une 5 repartition par zones. II s'agit d'un zonage radioprotection qui fixe les criteres de controle de chacune des zones et qui definit d'emblee si des problematiques critiques de type ALARA vont avoir lieu. La couleur de chaque zone est liee a son niveau de risque de radioactivite. 10 La construction d'un modele logistique et son optimisation peuvent etre realisees de la maniere suivante. On elabore d'abord une cartographie nucleaire qui est ensuite convertie dans un modele logistique. Les differentes &apes sont illustrees sur la figure 6. 15 A chaque unite de traitement de dechets correspond une unite de modelisation FLEXSIM®. Ainsi, la source debute le processus comme etant -18- un « generateur de dechets »: une premiere decoupe ou depose de pieces issues du demontage de la cuve est realisee et ces pieces sont entreposees temporairement sur place (objet « queue ») pour ensuite etre transportees dans la zone de conditionnement. Dans cette zone, les pieces subissent une 5 derniere decoupe (objet « separator ») pour etre enfin conditionnees en colis (objet « combiner »). En attendant la mise en proprete externe des colis et la caracterisation radiornetrique (objets « processors »), les colis passent par un entreposage. Enfin, les colis sont transferes au point de collecte et doivent tous etre controles avant leur evacuation (objet 10 « sink »). Les emballages des colis sont aussi des « flow-items », dans le langage Flexsim®, crees par une deuxierne source et mis en entreposage juste avant d'être collectes par le « combiner » lors du conditionnement. Une fois ('architecture du modele definie comme on peut la voir sur la 15 figure 7, chacun des « objets » doit etre parametre d'un point de vue logistique afin d'incorporer toutes les donnees fournies par le scenario et de pouvoir realiser une simulation correcte. La complexite de l'industrie nucleaire implique que chaque site nucleaire presente ses dimensions et ses specificites, et donc ses propres valeurs, qui ne sont pas extrapolables. Les 20 principaux parametres incorpores a ce stade sont lies a la cinernatique des flux : masse dechets, disponibilite d'emballages, frequence de production de dechets, de decoupe, cadence de traitement et capacite machines, moyens de transport etc. Its sont résumés dans le Tableau 2. -19- Parametres Valeur Masse de la piece avant et apres decoupe 100 et 50 kg Quantite d'emballages disponibles 20 Quantite de pieces par colis 20 Nombre de pieces apres decoupe pieces apres = 2 x pieces avant Nombre de transporteurs 2 (un pour les pieces et un autre pour les colis) Quantite de pieces produites a la source 7 pieces par semaine (1 ou 2 par jour du lundi au vendredi) Quantites maximales des entreposages Entreposage Emballages 20 emballages Entreposage Colis 10 colis Entreposage Ternporaire 20 pieces Zone de Conditionnement 20 pieces Point de Collecte 10 colis Temps de process par operation (heures/flow-item) Decoupe 4 Conditionnement 48 Mise en Proprete 120 Caracterisation des colis 240 Conte)le radiologique des colis 100 Tableau 2 Une fois le modele construit, la simulation est effectuee et revolution du systerne en fonction du temps peut etre observee. II est possible de 5 visualiser une video de revolution de Ia simulation, 06 les pieces de dechets nucleaires sont creees, traitees, transportees puis evacuees. Des chemins des flux de dechets peuvent egalement etre observes. La simulation permet d'estimer, par exemple, le temps total necessaire pour le dernantelement complet de Ia cuve, ce qui est, déjà, un premier 10 indicateur de refficacite du scenario propose. Les simulations fournissent egalement des indicateurs de performance qui sont precieux car ils mettent en avant les points critiques pour reorganiser Ia configuration du scenario et obtenir un processus plus performant. -20- Par exemple, le contenu moyen des zones d'entreposage est affiche sur la Figure 8 : la zone de conditionnement des dechets est tres proche de son maximum (20), ce qui peut representer un risque de goulot d'etranglement du processus. La capacite de stockage de cette zone doit etre augment& 5 pour faire face a des evenements imprevus. Pour tenir compte de ('exposition radioactive des operateurs du fait de la presence de differents types de dechets (TFA, FAMA, ...) et tenir egalement compte des differents types de colis (« big bag », fats, bitume, 10 ...) dans les flux generes par le dernantelement nucleaire, une bibliotheque d'objets a ete adapt& au nucleaire et a ete avantageusement creee et incorporee dans la simulation. La bibliotheque d'objets peut etre qualifiee de « pack logistique 15 nucleaire » comprenant : - Des elements unitaires pour une simulation par evenements discrets, qui representent une fonction, etape ou unite d'un processus. Chaque unite a des variables et des comportements specifiques. - Des tableaux de donnees qui permettent de saisir facilement les 20 informations d'entree et qui peuvent etre couples a n'importe quel objet. - Des variables telles que la dose radioactive. - Des fonctions qui permettent de realiser des calculs et de modeliser le systerne. Elles peuvent se coupler a n'importe quel objet. 25 Quelques exemples d'elements du pack logistique nucleaire sont : - Une source de dechets avec les infos correspondantes : classe dechets, code couleurs, matiere - Une source emballages pour la creation des emballages dechets - Un emballage permettant la creation de colis comme dans l'industrie 30 nucleaire - Des fonctions permettant de calculer le debit de dose et donner des alarmes pour alerter. - Des fonctions permettant de changer d'operateur quand les doses sont atteintes pour cette personne. -21- - Des fonctions permettant de prevoir les surfaces dediees au remplissage colis, les besoins d'emballage et la production de colis. - Des objets et des fonctions pour mettre en place des mesures de radioprotection. 5 - Un objet permettant d'attribuer une tache a chaque operateur. - etc.... On va maintenant decrire un element du pack logistique nucleaire qui est le colisage de dechets. II s'agit d'une etape complexe et critique dans la 10 gestion de dechets. En France, le colisage des dechets nucleaires est soumis a un cadre reglementaire strict ou se superposent les exigences necessaires ('acceptation des colis par l'agence nationale pour la gestion des dechets radioactifs (ANDRA), les normes de transport des matieres radioactives 15 (ADR-7), et les imperatifs de radioprotection. II faut aussi prendre en compte les limites de volumes des colis envoyes et le bon roulement des emballages. On peut des lors distinguer 3 flux lies aux dechets sur un chantier de dernantelement : les emballages, les dechets et les colis, chacun devant repondre a une reglementation 20 complexe. La nature evolutive des materiaux radioactifs, et ('importance de leurs historiques pour la caracterisation, font de la tragabilite des dechets un imperatif reglementaire. Les dechets qui ne peuvent etre traites sont envoyes vers des sites de 25 stockage de l'ANDRA en fonction d'une classification qui tient compte de deux criteres generaux : l'activite du dechet, et sa demi-vie. Concernant le transport de matiere dangereuse, les colis de dechets sont classifies en 5 types, selon l'activite, la nature et l'etat des radionucleides presents. 30 Concernant le remplissage d'un colis, on associe un flux de dechets un flux d'emballages pour creer un flux de colis, en prenant en compte les specificites. Pour permettre cette operation, on ajoute, dans l'outil Flexsim®, aux « FlowItems » dechets et emballages des « labels » informatiques 35 contenant les variables necessaires a leurs tris : Classe de dechets, Volume, -22- Poids, Matiere, Capacites, etc.... Un objet de type « combiner » traite ensuite ces informations et associe les dechets a un emballage qui leur correspond a !'aide d'une serie de conditions. La surface au sol de !'objet 3D est une dorm& prise en compte et permet d'estimer la place necessaire au 5 colisage. La creation de chaque colis, et ses caracteristiques, est finalement enregistree dans une table de donnees. On va maintenant decrire un element du pack logistique nucleaire qui 10 est !Integration de la radioactivite, par le principe ALARA. Afin d'assurer la securite des travailleurs, it est necessaire de maintenir l'exposition aux rayonnements radioactifs en dessous d'un seuil reglementaire et de s'assurer en amont que les operations vont etre realisees en toute securite. 15 Pour mesurer cela, on utilise le parametre « debit d'equivalent de dose correspond a requivalent de dose par unite de temps ». II est generalement associe a un lieu d'intervention et a une tache a realiser. Une estimation de l'exposition au rayonnement est necessaire pour le dimensionnement du systerne. L'adaptation d'un logiciel DES au domaine du 20 nucleaire necessite donc le developpement de solutions pour le calcul de dose. Des modeles de calcul de dose ont ete inclus dans la simulation, pour obtenir une prediction de revolution des parametres associes, en merne temps que celle des flux des dechets. On va maintenant decrire deux exemples de fonction de calcul de dose. 25 - La fonction doseWithDebit Cette fonction prend en argument une unite operationnelle (processeur, transporteur...), la duree d'une operation, et retourne la dose delivree. Puis elle parcourt la liste des protections mise en place sur !'objet, renseignees dans un « label ». Pour chaque protection presente sur !'objet, le debit de 30 dose est recluit par un coefficient renseigne dans une table. Le debit de dose est ensuite multiplie par le temps d'operation pour obtenir la dose delivree. - La fonction doseWithTransfert Le debit de dose delivre pendant !'operation peut dependre de la geometrie de !'objet et de ses composants. 35 La fonction doseWithTransfert prend en argument : -23- - Une unite de traitement qui renseigne : o La distance o Les protections o Le temps de ('operation 5 - Un « FlowItem » qui renseigne : o Le spectre, qui correspond aux rayonnements ernis par robjet. o L'activite, qui correspond a rintensite des rayonnements. 10 - Une fonction de transfert, sous forme de chalne de caracteres, qui fait le lien entre distance, spectre, et activite, pour obtenir un debit de dose. DoseWithTransfert utilise finalement Ia fonction de transfert pour estimer une dose. 15 Les operations concernees par un debit de dose vont donc etre modelisees par des « objets » faisant appel a ces fonctions. On tient ainsi compte: - des operations de manipulation de dechets qui exposeraient le travailleur a un debit d'equivalent de dose 20 - des operations de deplacement dans une zone ou Ia dose regue est fonction de Ia duree d'un trajet lors d'un transport de source, ou dans une zone d'exposition. - des operateurs. Its peuvent egalement etre associes a un code pour estimer les doses regues lors des interventions. 25 Sur Ia Figure 9, on observe revolution de Ia dose totale en fonction du temps dans un point donne ou pour un operateur donne, en fonction du temps. Le procede selon ('invention est une methode simultanee 30 d'optimisation, support& par un systerne informatique outille avec une base de donnees, une interface et un systerne de simulation et d'optimisation customise pour le secteur du nucleaire. Le systerne integre : - Un pack systerne nucleaire de fonctionnalites + objets i + base de donnees + outils de decision intelligents !lees au secteur du nucleaire et -24- interpretables par un systerne de simulation de flux ; un objet i etant notamment une unite dans l'outil de simulation utilise, par exemple une unite nucleaire de construction de modele de flux, Une procedure d'optimisation multi objectif 5 logistique/ALARA/evacuation flux, - Une interface facilement interpretable par les acteurs du nucleaire, - Un systerne de simulation par evenements discrets customise pour le secteur du nucleaire, - Une automatisation generale de ('ensemble de la procedure de 10 construction de scenario. Bien sir, l'invention n'est pas limit& aux exemples qui viennent d'être decrits et de nombreux amenagements peuvent etre apportes a ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Procede de construction d'une cartographie pour le dernantelement d'une installation nucleaire, ce procede etant mis en oeuvre par ordinateur et 5 comprenant les &apes suivantes : - elaboration d'une cartographie d'un processus de dernantelement de ('installation nucleaire, - elaboration d'un diagramme de flux nucleaire au sein de la cartographie partir de donnees radiologiques, 10 - conversion de la cartographie en un modele logistique de simulation de flux a evenements discrets, - integration dans le modele logistique d'un modele de calcul de doses permettant de determiner des doses regues par des operateurs dans le processus de dernantelement a partir du diagramme de flux nucleaire, 15 - simulation d'un scenario du processus de dernantelement a partir du modele logistique, - optimisation dudit scenario en utilisant au moins la dose comme critere d'optimisation, - construction d'une cartographie sur la base du scenario optimise. 20 2. Procede selon la revendication 1, caracterise en ce que l'etape d'optimisation consiste a realiser la simulation du scenario de facon iterative. 25 3. Procede selon la revendication 2, caracterise en ce qu'a chaque iteration, le processus de dernantelement est modifie, les iterations sont repetees jusqu'a ce que la dose regue par operateur soit recluite en dega d'un seuil predetermine. 30 4. Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que l'etape d'optimisation comprend une etape d'optimisation logistique basee uniquement sur des criteres logistiques et une etape d'optimisation radiologique basee sur ledit critere de dose. -26- 5. Procede selon la revendication 4, caracterise en ce que les deux &apes d'optimisation logistique et radiologique sont realisees simultanement ou successivement. 6. Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que les donnees radiologiques sont des donnees permettant la mise en place d'une procedure ALARA. 7. Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, 10 caracterise en ce que le modele de calcul est congu comme une bibliotheque logicielle du modele logistique. 8. Procede selon la revendication 7, caracterise en ce que ladite bibliotheque logicielle comprend : 15 - des elements unitaires pour une simulation par evenements discrets, qui representent une fonction, une etape ou unite du processus de dernantelement, - des tableaux de donnees permettant une saisie simplifiee de donnees, - des variables, y compris la variable de dose radioactive, 20 - des fonctions de calculs et de modelisation. 9. Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que la cartographie du processus de dernantelement est une cartographie 3D. 25 10. Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que la cartographie est elaboree selon la methode des cartographies des chalnes de valeur (VSM pour Value Stream Mapping). 30 11. Procede selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que le modele logistique est construit a partir de l'outil de simulation Flexsim®. -27- 12. Procede selon I'une quelconque des revendications 1 a 9, caracterise en ce que le modele logistique est construit a partir de I'outil de simulation ARENA. 5 13. Procede selon l'une quelconque des revendications 1 a 9, caracterise en ce que le modele logistique est construit a partir de l'outil de simulation SIMIO. 14. Systeme de traitement de donnees comprenant des moyens pour 10 mettre en oeuvre les &apes du procede selon la revendication 1. 15. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est execute par un ordinateur, conduisent celui-ci a mettre en oeuvre les &apes du procede selon la revendication 1. 15