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Timestamp: 2017-01-18 18:14:02+00:00
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⭐- Rapport CEA-R CEA Cadarache Direction de l Énergie Nucléaire Département d Études des Réacteurs Service d Études des Systèmes Innovants
- Rapport CEA-R CEA Cadarache Direction de l Énergie Nucléaire Département d Études des Réacteurs Service d Études des Systèmes Innovants
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Marie-Josèphe Trudeau
1 2 - Rapport CEA-R CEA Cadarache Direction de l Énergie Nucléaire Département d Études des Réacteurs Service d Études des Systèmes Innovants ÉTAT DE L ART SUR LES ÉTUDES PROBABILISTES DE SURETÉ (EPS) par Nicolas DEVICTOR, Anne BASSI, Paul SAIGNES, Frédéric BERTRAND - Juin3 RAPPORT CEA-R-6188 Nicolas DEVICTOR, Anne BASSI, Paul SAIGNES, Frédéric BERTRAND «Etat de l art sur les Etudes Probabilistes de Sûreté (EPS)» Résumé - Les Etudes Probabilistes de Sûreté (EPS) sont de plus en plus utilisées au plan international comme moyen d évaluation et d amélioration de la sûreté des installations nucléaires et non nucléaires. Dans le cadre de la constitution d une compétence sur les études probabilistes de sûreté (EPS), un ensemble d états de l art de ces outils et de leurs utilisations a été réalisé entre 2001 et 2005, en particulier sur les thèmes suivants : - définition des EPS de niveau 1 à 3 ; - utilisation des EPS en soutien à des études de conception et d exploitation de réacteurs nucléaires («risk-informed» applications) ; - applications à des installations nucléaires de base autres que les réacteurs électronucléaires. Ce rapport compile en un même document ces états de l art afin d en assurer une valorisation plus large ; ces travaux ont été financés par le projet «Fiabilité et Sûreté des Installations» de la Direction Développement et Innovation Nucléaire (DDIN) de la Direction de l Energie Nucléaire. Comme certains de ces documents ont été réalisés dans une optique d échanges avec des partenaires internationaux et ont été rédigés en anglais, un chapitre de ce document est écrit en anglais. Ces études trouvent aujourd hui une valorisation concrète dans le cadre des études de préconception des réacteurs de quatrième génération, en particulier les réacteurs à neutrons rapides refroidis au gaz et au sodium, qui ont fait l objet de communications récentes lors des conférences ANS (Annual Meeting 2007), PSA 08, ICCAP 08 et dans le journal Science and Technology of Nuclear Installations. Mots-clés : Evaluation Probabiliste de Sûreté, EPS, Sûreté, application éclairée par le risque 2008 Commissariat à l Énergie Atomique France RAPPORT CEA-R-6188 Nicolas DEVICTOR, Anne BASSI, Paul SAIGNES, Frédéric BERTRAND «State of the art on the Probabilistic Safety Assessment (PSA)» Abstract - The use of Probabilistic Safety Assessment (PSA) is internationally increasing as a means of assessing and improving the safety of nuclear and non-nuclear facilities. To support the development of a competence on Probabilistic Safety Assessment, a set of states of the art regarding these tools and their use has been made between 2001 and 2005, in particular on the following topics: - Definition of the PSA of level 1, 2 and 3; - Use of PSA in support to design and operation of nuclear plants (risk-informed applications); - Applications to Non Reactor Nuclear Facilities. The report compiled in a single document these states of the art in order to ensure a broader use; this work has been done in the frame of the Project Reliability and Safety of Nuclear Facility of the Nuclear Development and Innovation Division of the Nuclear Energy Division. As some of these states of the art have been made in support to exchanges with international partners and were written in English, a section of this document is written in English. This work is now applied concretely in support to the design of 4th Generation nuclear systems as Sodium-cooled Fast Reactors and especially Gas-cooled Fast Reactor, that have been the subject of communications during the conferences ANS (Annual Meeting 2007), PSA 08, ICCAP 08 and in the journal Science and Technology of Nuclear Installations. Key words: Probabilistic Safety Assessment, PSA, Safety, risk-informed application 2008 Commissariat à l Énergie Atomique France4 Sommaire 1 Introduction 5 2 Présentation générale d une EPS Historique des études probabilistes de sûreté et définition Place des EPS dans la culture de sûreté Développement actuel des EPS Mise en œuvre des EPS : consensus international et position française Caractéristiques principales des EPS Méthodes de modélisation Fiabilité humaine Evaluation des incertitudes Etude de sensibilité Traitement des agressions au sein des EPS Exemples d enseignements tirés d une EPS de niveau Les EPS de niveau Aspects généraux Principales étapes d une EPS Présentation des résultats Les EPS 3 en tant qu outil d aide à la décision et à la gestion du risque 29 3 Application des études probabilistes de sûreté de niveaux 1 et Définitions Définition du terme "risk-informed" ou «éclairé par le risque» Définition du terme "risk-based" Définition du terme "performance-based" Limites de l approche risk-informed Positionnement relative des approches risk-informed et traditionnelle Exemples de l évolution de la réglementation aux USA Utilisation des EPS en exploitation Utilisation des EPS en maintenance Utilisation des EPS en soutien à l évolution des Spécifications Techniques d Exploitation Suivi en temps réel de la sûreté de l exploitation Analyse probabiliste des incidents d exploitation Utilisation des EPS pour l analyse des problèmes de sûreté Utilisation des EPS dans le cadre des réexamens périodiques de sûreté Exemple d application Utilisation des EPS pour la gestion et la mitigation des incidents et accidents Utilisation des EPS pour l amélioration des procédures de gestion accidentelle Utilisation des EPS en soutien à la gestion des accidents graves Utilisation des EPS en soutien au Plan d Urgence Utilisation des EPS pour l amélioration des programmes de formation des opérateurs Utilisation des EPS dans la gestion de la durée de vie d une installation Contexte international Place des EPS de niveau 1 dans un tel programme Intégration des EPS dans un programme durée de vie Utilisation des EPS en conception Utilisation des EPS en support à la conception Utilisation des EPS pour l analyse des évolutions et des modifications Exemples d applications Proposition de démarche d utilisation d une EPS en soutien à la conception d un réacteur de quatrième génération Compétitivité 65 4 Applications à des INB non électrogènes 66 15 4.1 PSA for nuclear fuel cycle plants Important characteristics of the nuclear fuel cycle plants versus NPPs Comments PSA for research reactors Important characteristics of research reactors PSA implementation PSA applications PSA for Near Surface and deep geological repositories Important characteristics of the waste facilities PSA implementation in a Performance Assessment Results interpretation Role of PA in the safety case 90 5 Conclusion 91 6 Bibliographie 92 26 Glossaire AIEA ALARA AMDE AMDEC APELL APB APET ASG ASME ASN BDD CCDF CMF CNPE CNPN DCC DSIN EBS EDF EDI EI EIReDA EP EPA EPFH EPR EPRI EPS ESReDA FAR FDR FEP FMEA GIAG GENIV GIF GV HAZID HAZOP I&C IAEA ICRP IE INB IRA IPSN IRSN IRT ISI IST MLD NEA NPP NRC NRNF OCDE OMF PA PF Agence International de l Energie Atomique As Low As Reasonnable Achievable Analyse des Modes de Défaillances et de leurs Effets Analyse des Modes de Défaillances et de leurs Effets et de leur criticité Awareness and Preparedness for Emergency at Local Level Accident Progression Bin Accident Progression Event Tree eau alimentaire de secours des GV, American Society of Mechanical Engineers French Nuclear Safety Authority Base De Données Conditional Probability of Core Damage Fréquence de fusion du cœur Centrale Nucléaire de Production d Electricité Chaufferie Nucléaire de Propulsion Navale Défaillance de Cause Commune Direction de la Sûreté des Installations Nucléaires Engineered Barrier System Electricité De France Etat Dégradé de l Installation Evénement Initiateur European Industry Reliability Data Bank Essai Périodique Environmental Protection Agency Etude Probabiliste Facteur Humain European Pressured Reactor Electric Power Research Institute Etude Probabiliste de Sûreté European Safety and Reliability and Data Association Facteur d Accroissement de Risque Facteur de Diminution de Risque Feature Event and Process Failure Modes and Effects Analysis Guide d Intervention en cas d Accident Grave Generation IV International Forum Generation IV International Forum Générateur de Vapeur HAZard IDentification HAZard OPerability Instrumentation et Contrôle commande International Atomic Energy Agency International Commission on Radiological Protection Initiating Event Installation Nucléaire de Base Integrated Risk Assessment Institut de Protection et de Sûreté Nucléaire Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire International Review Team In Service Inspection In Service Testing Master Logic Diagram Nuclear Energy Agency Nuclear Power Plant Nuclear Regulatory Commission Non Reactor Nuclear Facility Organisation de Coopération et de Développement Economique Optimisation de la Maintenance par la Fiabilité Performance Assessment Produits de Fission 37 POI PPI PRA PSA QRA RAW RCM RDF REB REP RES REX RFS RIF RI-ISI RI-IST RIS HP RNR-G RNR-Na RR RRW SSC STE THMC TMI UNEP UNIDO US NRC VD2 VD3 WHO YM Plan d Orientation Interne Plan Particulier d Intervention Probabilistic Risk Assessment Probabilistic Safety Assessment Quantitative Risk Assessment Risk Achievement Worth Risk Centered Maintenance Risk Decrease Factor Réacteur à Eau Bouillante Réacteur à Eau Pressurisée Réacteur d ESsais Retour d EXpérience Règle Fondamentale de Sûreté Risk Increase Factor Risk Informed In Service Inspection Risk Informed In Service Testing injection de sécurité haute pression Réacteur à Neutrons Rapides refroidi au Gaz Réacteur à Neutrons Rapides refroidi au Sodium Research Reactor Risk Reduction Worth Structure Système et Composant Spécifications Techniques d Exploitation Thermo-Hydro-Mechanical and Chemical Three Mile Island United Nations Environment Program United Nations Industrial Development Organization United States Nuclear Regulatory Commission Deuxième Visite décennale Troisième Visite décennale World Health Organization Yucca Mountain 48 1 Introduction Dans le cadre du Forum International Génération IV (GIF) dont l objectif est de développer les systèmes nucléaires du futur, six technologies différentes ont été retenues en 2002 comme étant les plus prometteuses par rapport à l ensemble des critères définis de compétitivité économique, de sûreté, de gestion des ressources et des déchets, et de résistance à la prolifération ([GENIV 02]). Au terme de cette première étape, trois phases de R&D ont été définies pour la poursuite du développement de ces systèmes : - une phase dite de faisabilité, consacrée à la levée des principaux verrous technologiques des différents concepts sélectionnés, - une phase dite de performances, visant l optimisation des systèmes et la confirmation des performances attendues, - enfin, une phase dite de démonstration destinée à consolider la maturité technologique des systèmes, et à déboucher sur la réalisation de prototypes. La vérification des objectifs techniques assignés aux deux premières phases de R&D s appuient entre autres sur la réalisation d une étude probabiliste de sûreté (EPS) appliquée au système nucléaire, simplifiée dans un premier temps, puis complète au terme de la phase de démonstration. Dans le cadre de la constitution d une compétence sur les études probabilistes de sûreté au sein de la Direction de l Energie Nucléaire, un ensemble d états de l art de ces outils et de leurs utilisations a été réalisé entre 2001 et 2005, en particulier sur les thèmes suivants : - définition des études probabilistes de niveau 1 à 3 - utilisation des EPS en soutien à des études de conception et d exploitation de réacteurs nucléaires («riskinformed» applications) - applications à des installations nucléaires de base autres que les réacteurs électronucléaires. Ce rapport compile en un même document ces états de l art afin d assurer la pérennité de ce travail et une valorisation plus large ; ces travaux ont été financés par le projet «Fiabilité et Sûreté des Installations» de la Direction Développement et Innovation Nucléaire (DDIN) de la Direction de l Energie Nucléaire. Après un rappel de la définition et la description des différents types d études probabilistes de sûreté, ainsi que de l évolution de leur place dans la culture de sûreté depuis leur introduction (chapitre 2), les différentes catégories d applications («risk-informed», «risk-based» et «performance based») sont définies accompagnées d une présentation des principales applications rencontrées à ce jour sur les réacteurs nucléaires électrogènes avec un approfondissement de leur utilisation en support à la conception des futurs systèmes nucléaires (chapitre 3). Les EPS ont vu leur champ d application s élargir avec de plus en plus d applications aux installations nucléaires non électrogènes (installations du cycle, réacteurs expérimentaux ). Le chapitre 4 décrit ces applications, en particulier la manière d intégrer les spécificités de ces installations nucléaires. Remarque : certains de ces documents ont été réalisés dans une optique d échanges avec des partenaires internationaux et ont été rédigés en anglais, c est pourquoi un chapitre de ce document est écrit en anglais. 2 Présentation générale d une EPS 2.1 Historique des études probabilistes de sûreté et définition La première Evaluation Probabiliste de Sûreté a été effectuée sur les tranches nucléaires de SURRY 1 (REP de 800 MWe) et de PEACH BOTTOM 2 (REB de 1000 MWe) aux Etats-Unis de 1972 à Elle a donné lieu au rapport WASH 1400 appelé aussi Rapport RASMUSSEN 1 ([WASH 75]). Cette EPS a été initiée par l US Atomic Energy Commission, ancêtre de la NRC. Elle s appuie sur les travaux préliminaires effectués par l UKEA en Angleterre et présentés en 1967 par le Docteur Farmer à l AIEA en Encore considéré comme une référence, tant au niveau des méthodes que des résultats, avec le NUREG-1150 ([NUREG 91]), ce rapport, d environ 3000 pages, élaboré dans une période de forte contestation de l énergie électronucléaire aux Etats-Unis, avait pour objectifs principaux : - la comparaison des risques nucléaires avec d autres risques industriels et naturels, - la démonstration qu un accident plus grave que les accidents pris en compte dans le dimensionnement de l installation est de probabilité tellement faible qu il peut être considéré négligeable, - enfin, constituer une base pour une nouvelle approche de la sûreté nucléaire. 1 du nom du Professeur Norman Rasmussen (M.I.T.), directeur du projet. 59 Concernant les méthodes, c est dans cette étude qu a été utilisée la méthode des arbres d événements pour relier les arbres de défaillances des systèmes aux événements initiateurs et aux critères de fusion du cœur. L utilisation des arbres d événements répondait aux difficultés rencontrées pour analyser une installation au seul moyen des arbres de défaillances. En 1979, une étude allemande ([TUV 79]) visait, à l identique du rapport RASMUSSEN, à évaluer les risques individuels et collectifs résultant de l exploitation des centrales nucléaires et à les comparer avec d autres risques naturels et industriels. Ces deux études ont montré l importance des accidents de perte de réfrigérant primaire (APRP) dus à de petites ruptures sur les réacteurs à eau sous pression (REP). De plus, les enseignements marquants du rapport RASMUSSEN sont que les conséquences d une fusion du cœur 2 du réacteur resteraient limitées (pas de décès, zone d évacuation inférieure à 20 ha ). Le rapport Rasmussen a été critiqué par le Professeur Kendall, ce qui conduit la NRC à enclencher en 1977 une analyse critique du WASH Celle-ci débouche sur le constat suivant : - sous-estimation des incertitudes et de leur propagation, - sous-estimation des défaillances de cause commune (DCC), - manque d exhaustivité des séquences accidentelles étudiées (pourtant plus de étudiées!), - non prise en compte de la récupération des erreurs humaines, - mais recommandation pour l utilisation croissante des techniques d analyses prédictives dans la sûreté nucléaire : il y aura un avant et un après WASH Toutefois, le rapport RASMUSSEN a montré qu il était possible de mettre en œuvre une approche rigoureuse de la sûreté, basée sur une analyse logique des fonctions et systèmes de sécurité ainsi que sur une évaluation quantitative du risque. En 1979 survint l accident de TMI (accident de fusion partielle du cœur du réacteur, quasiment sans effets hors du site de la centrale). Le WASH 1400 avait déjà mis en évidence l importance des accidents dont l origine est la petite brèche sur le circuit primaire principal (APRP) alors que l accident de référence, considéré comme le plus grave, était la rupture de la Liaison Cuve Pressuriseur (LCP). En 1980, la NRC commence les travaux concernant l introduction d objectifs probabilistes de sûreté dans la réglementation des Etats-Unis. Simultanément, l ensemble des administrations des Etats-Unis concernées par la sûreté nucléaire (NRC, DOE et EPRI) lancent l élaboration d un guide d utilisation des méthodes probabilistes pour la réalisation des EPS sur les réacteurs électrogènes : le PRA Procedures Guide ou NUREG-2300 ([NUREG 83]). C est dans ce rapport que sont définis les trois niveaux d étude d une Evaluation Probabiliste de Sûreté : - EPS de niveau 1 : l objectif est l identification et l analyse des scénarios accidentels, en vue de la quantification de la fréquence de fusion du cœur du réacteur. Contrairement aux EPS de niveau 2 et 3, les études physiques support ne sont pas explicitement intégrées dans le modèle d une EPS de niveau 1, qui se base sur une représentation fonctionnelle, - EPS de niveau 2 : l objectif est l analyse des processus physiques liés à la progression de l accident suivant la dégradation du cœur et des modes de ruine de l enceinte de confinement, en vue de la quantification de la fréquence de relâchement de produits radioactifs hors de l enceinte de confinement, - EPS de niveau 3 ou Etude Probabiliste de Risque : l objectif est l analyse du transport des produits radioactifs dans l environnement et des conséquences socio-économiques, en vue de la quantification du risque sanitaire. Le WASH 1400 est une EPS de niveau 3. La Figure 2-1 présente ces trois niveaux d analyse. Tout modèle intermédiaire entre une EPS de niveau 1 et une EPS de niveau 2 est appelé une EPS de niveau 1+. En pratique, un modèle EPS 1+ complète le modèle de niveau 1 de manière à : regrouper les séquences menant à la fusion du cœur en fonction de leurs caractéristiques, afin notamment de : o distinguer les séquences menant à une fusion à haute pression et les séquences avec bipasse du confinement et/ou, o déterminer l état des systèmes liés à la fonction de confinement ou à d éventuelles fonctions de gestion des accidents graves par rapport aux caractéristiques des rejets ; construire une interface entre une EPS de niveau 1 et une EPS de niveau 2. 2 Probabilités estimées par le WASH : /an à 5 % de confiance /an à 95 % de confiance pour le REP, /an à 5 % de confiance /an à 95 % de confiance pour le REB. 610 Figure 2-1 : Différents niveaux d une Evaluation Probabiliste de Sûreté Sur recommandation de la NRC, une vingtaine d EPS sont réalisées pendant les années 1980 et constituent le programme «Individual Plant Evaluation» (IPE). Le Reactor Risk Reference Document ou NUREG-1150 est basé sur cinq de ces études (cf. [NUREG 91]). Les principaux enseignements tirés de ces études sont : - les fréquences de fusion du cœur sont comprises entre 10-3 et 10-5 par an et par réacteur ; - une connaissance approfondie du comportement des tranches en situation post accidentelle et l introduction de réalisme dans l analyse de sûreté classique (essentiellement qualitative et déterministe, donc basée sur des marges conservatives) ; - l identification et la hiérarchisation des points à améliorer ; - la valorisation par les exploitants de ces études en demandes d assouplissement des prescriptions réglementaires. En France, des EPS de niveau 1 ont été publiées depuis 1990 pour chacun des paliers par l exploitant EDF et le support technique de l Autorité de Sûreté (IRSN) ; celles-ci sont régulièrement remises à jour dans le cadre des réexamens de sûreté après analyse de l ensemble des éléments issus du retour d expérience du fonctionnement des tranches (données de fiabilité, analyse des incidents, derniers lots de modifications des tranches, jeu de procédures APE stabilisé). 2.2 Place des EPS dans la culture de sûreté Dans la sûreté nucléaire, l approche probabiliste est complémentaire de l approche déterministe : - Approche déterministe : analyse basée sur des règles d études choisies a priori et de façon à garantir le respect de marges de sécurité dans l obtention des résultats ; ces marges intègrent l influence des différentes sources d incertitudes. C est donc une approche essentiellement conservative ou enveloppe. Cette analyse présente en contre partie des limites vis-à-vis de l exhaustivité des cas étudiés, ainsi que vis-à-vis de la justification du choix de ces cas. - Approche probabiliste : analyse basée sur un modèle constitué de scénarios réalistes, mais de probabilité faible donc obtenus en général par des simulations. C est donc une approche qui vise à prédire le comportement réel d une installation, erreurs humaines comprises. Cette analyse présente en contre-partie des limites vis-à-vis des incertitudes qui sont toujours associées aux probabilités manipulées notamment. Une Règle Fondamentale de Sûreté (RFS) relative aux Evaluations Probabilistes de Sûreté de niveau 1 pour les réacteurs à eau sous pression du parc électronucléaire actuel ou futur a été signée fin 2002 par l ASN ([RFS 02]). Cette RFS entérine que les EPS sont une approche complémentaire à l approche déterministe en France et précise dans quelles conditions elles sont utilisables. Mais les discussions autour de cette RFS ont indiqué une difficulté : il n existe pas de texte de référence définissant l approche déterministe, et l approche probabiliste est définie par rapport à cette approche déterministe. 711 Les Etudes Probabilistes de Sûreté (EPS) constituent un outil permettant : - l évaluation du niveau global de sûreté d une installation par l investigation systématique et aussi réaliste que possible des différents scénarios accidentels, et la mise en valeur du retour d expérience d exploitation actuellement très important pour les réacteurs à eau légère (REP et REB). Il est actuellement possible de vérifier si les principes de l approche initiale (déterministe) restent satisfaisants et de confronter le comportement réel des installations aux prévisions qui ont été faites. Il faut toutefois noter que le résultat numérique obtenu (fréquence annuelle de fusion du cœur par exemple) représente une évaluation conditionnée aux incertitudes existantes, et doit être analysé comme un indicateur du niveau de sûreté globale. L influence des différentes incertitudes peut être estimée via le calcul d intervalles de confiance ; - la hiérarchisation des problèmes de sûreté. Les EPS permettent à ce titre de cerner les points faibles de l installation pour lesquels des modifications de conception et/ou d exploitation peuvent être utiles voire s avérer nécessaires (importance des différents événements initiateurs potentiels et des matériels permettant de prévenir et limiter les conséquences des accidents). De là découle l utilisation potentielle des EPS :. en exploitation, dans le cadre par exemple de l optimisation des coûts de modifications en regard du gain attendu vis-à-vis du niveau global de sûreté,. à la conception pour apporter un éclairage complémentaire pour les choix de sûreté et de vérifier la cohérence d ensemble,. pour la gestion et la mitigation des incidents et accidents par exemple en vue de l amélioration des procédures attenantes et du Guide d Intervention en cas d Accident Grave (GIAG). De plus par l évaluation du poids relatifs des différents phénomènes physiques intervenant dans le déroulement des accidents, les EPS contribuent à orienter les programmes de R&D. Le Tableau 2-1, présentant les points forts et les limites des approches probabilistes et déterministes pour l analyse de sûreté, permet de mieux cerner la complémentarité de celles-ci ([AIEA 01a]). 2.3 Développement actuel des EPS Aujourd hui, un grand nombre de pays se sont lancés dans des programmes de développement et d utilisation de telles études ([NEA 02b]). Ceux-ci ont atteint aujourd hui des stades de maturité et des degrés de précision variables, selon notamment les moyens disponibles, et le caractère réglementaire de ce type d approche. Il ressort les points suivants : - Seuls le Canada, la Corée du Sud, les Pays-Bas, la Grande-Bretagne et les Etats-Unis ont mené une EPS jusqu au niveau 3, ou sont sur le point d en achever une. - Au Canada, en Corée et au Royaume Uni, ces études n ont aujourd hui aucun caractère obligatoire ou légal, mais sont fortement recommandées voire plus ou moins indispensables pour justifier du bien-fondé des dispositions prises par l exploitant. - Les Pays Bas basent les autorisations sur le respect d objectifs techniques et radiologiques, ces derniers nécessitant donc la réalisation d une EPS de niveau 3. Les critères sont relatifs au risque individuel et «sociétal». Les Pays-Bas ont élaboré un guide pour la réalisation des EPS de niveau 3, spécifique à leurs exigences ([Roelofsen 94]) (tandis que la réalisation d une EPS de niveau 1 ou 2 est standard par rapport aux pratiques explicitées dans les documents de l AIEA). - Les Etats-Unis se sont fixés, par l intermédiaire de la NRC, des critères de risque qualitatifs et quantitatifs, afin de s assurer que le risque additionnel dû à une installation supplémentaire reste négligeable pour la population avoisinante, aussi bien en termes individuel que collectif. Une analyse récente réalisée sous l égide de l OCDE/AEN et basée sur une enquête sur l utilisation des EPS au sein des pays membres, fait ressortir les points suivants : ([CNRA 97]) - les EPS de niveau 2 deviennent de plus en plus le standard ; - la plupart des pays compte développer l utilisation de l approche probabiliste (EPS et ses applications) en complément des études déterministes pour l analyse des aspects réglementaires tant en phase de conception que pour l exploitation, la maintenance, les inspections et la conduite accidentelle ; - pour plusieurs pays, les EPS se sont développées du fait de la qualité grandissante des modèles EPS et des possibilités de plus en plus poussées des logiciels support et des ordinateurs (limitant ainsi notamment les temps de calcul). La plupart des pays estime que les règles actuelles définies pour mener à bien une EPS permettent d atteindre la qualité nécessaires pour les applications de type optimisation des procédures, optimisation de la maintenance. Malgré tout, si certaines de ces applications peuvent être développées en se basant sur l exploitation des résultats des EPS réalisées (ex : classement des différents équipements pris en compte en utilisant les facteurs d importance), d autres nécessiteront un travail préliminaire important. 812 Approche Déterministe Approche Probabiliste Points forts de l approche Limitations de l approche Les principes de la défense en profondeur, redondance et diversité permettent de définir des critères de conception solides. Elle est à l origine du niveau de sûreté exceptionnel des réacteurs actuels. Les exigences de sûreté définies sont exprimées par des règles «réussite/échec». De ce fait, elles sont simples à mettre en application et il est assez aisé de vérifier leur conformité. Les marges de sûreté définies pour les structures, systèmes et équipements garantissent a priori la protection envers des accidents allant au-delà des situations d exploitation du dimensionnement. Limité aux accidents correspondant aux situations du dimensionnement et à la prise en compte du critère de défaillance unique ; la protection envers les accidents allant au-delà des situations du dimensionnement est seulement implicite. L'hypothèse que les décisions prises n engendrent pas de risques inacceptables pour les populations est basée sur des jugements qualitatifs et subjectifs. Seul un nombre limité d incertitudes est pris en compte en se basant sur des hypothèses conservatives et des marges de sûreté ; la succession de ces hypothèses conservatives limite la compréhension du comportement réel de l installation. Indépendamment du besoin de démontrer que de tels accidents sont impossibles, cette approche ne fournit aucune évaluation explicite des possibilités de se protéger contre les accidents allant au-delà des situations d exploitation du dimensionnement qui sont prédominants pour les risques encourus par les populations et l environnement. Difficulté pour justifier le caractère conservatif des données quantitatives et des scénarios choisis (surtout en cas de corrélation entre données ou entre scénarios). Exhaustivité de l étude difficile à justifier. Cette démarche admet implicitement que le risque zéro est atteint. On suppose que la structure est dans un état «tout ou rien», i.e. saine ou défaillante ; cette approche est donc mal adaptée pour une optimisation de la stratégie de maintenance, d inspection, etc. Analyse de l ensemble des scénarios accidentels pouvant potentiellement générer des risques ; approche non limitée à l analyse des situations d exploitation du dimensionnement. Approche quantitative objective (conditionnellement aux choix des données et des modèles) pour évaluer l impact des incertitudes sur le niveau de risque. Les fréquences des accidents et leurs conséquences sont évaluées à partir d hypothèses réalistes. Approche permettant la hiérarchisation en regard de leur contribution au risque des événements initiateurs et des matériels permettant de prévenir et mitiger les accidents. Approche permettant d analyser le retour d expérience d exploitation pour affiner les évaluations de risques. Les résultats sont fortement dépendants du niveau de connaissances et limités par ce dernier. Ils changent donc lorsque les connaissances évoluent. La prise en compte d hypothèses conservatives biaise les résultats obtenus. Une évaluation réaliste n est pas toujours possible. Cette approche nécessite le développement d un modèle complet et l identification de toutes les dépendances possibles afin d éviter une évaluation par trop optimiste des résultats. Les nombreuses incertitudes peuvent rendre difficile son utilisation pour appuyer certaines décisions. Cette approche est limitée aux accidents engendrés par des défaillances aléatoires. Ceci suppose le bienfondé de la conception basée sur l approche déterministe. (Remarque : cela implique en partie la position complémentaire de l approche probabiliste par rapport à l approche déterministe). L analyse des actions humaines est très difficile et aucune approche pertinente n a encore été définie pour les erreurs de réalisation (commission error). Tableau 2-1 : Comparaison des approches déterministes et probabilistes En France, le programme de développement en matière d EPS se focalise aujourd hui sur la réactualisation des EPS de niveau 1 et la réalisation de l EPS de niveau 2 pour le parc actuel de REP et pour le futur EPR. Aucune EPS de niveau 3 n est envisagée aujourd hui. Des études sont en cours pour étendre leur domaine de couverture à certaines agressions (séisme, incendie, inondation ). L Autorité de Sûreté estime que les EPS peuvent permettre de compléter les analyses déterministes de part leurs méthodes particulières d investigation ([AIEA 01a]) : 913 - à la conception des nouvelles tranches, le Rapport de Sûreté devant présenter une synthèse de l EPS réalisée ; - en exploitation, pour l évaluation du niveau de sûreté global et la mise en évidence des points faibles et ainsi identifier les modifications de conception ou d exploitation envisageables ou nécessaires. L Autorité de Sûreté considère néanmoins que son rôle ne saurait être une réduction des exigences de sûreté définies et chaque utilisation de résultats d une EPS devra obtenir une autorisation préalable de l Autorité de Sûreté. En France, le modèle de référence d une EPS est limité au niveau 1 et peut être représentatif d un palier. La standardisation des tranches nucléaires permet de ne pas réaliser un modèle de référence pour chacune des tranches et d atteindre un niveau de détail important dans la modélisation de l installation. Cependant des modèles complémentaires pourront être développés pour un palier ou une tranche particulière en vue d applications spécifiques hors du domaine de couverture du modèle de référence ([RFS 02]). 2.4 Mise en œuvre des EPS : consensus international et position française Caractéristiques principales des EPS Le domaine de couverture des EPS a historiquement fait l objet de deux approches : - une couverture large, le modèle couvrant l ensemble des états de la tranche (y compris les états d arrêt), prenant en compte les événements initiateurs d origine interne mais également les agressions d origine interne et externe ; - une couverture ciblée, la portée étant limitée aux domaines où l on jugeait avoir des connaissances clairement établies et pour lesquelles les données d entrée étaient suffisantes en qualité. Les premières études étaient ciblées sur les événements initiateurs d origine interne et couvraient généralement uniquement l état en puissance. La couverture s est ensuite étendue (prise en compte des agressions internes telles que l incendie ou l inondation et externes telles que les chutes d avions et le séisme, analyse d états du réacteur tels que les états d arrêt et de rechargement) au fur et à mesure de l enrichissement des connaissances (méthodes et données). En France, l autorité de sûreté précise qu au stade actuel du développement des EPS réalisée en France, le domaine de couverture de l EPS de référence est une EPS de niveau 1, couvrant a minima les événements initiateurs d origine interne et analysant l ensemble des états du réacteur. Des analyses complémentaires pourront être réalisées notamment pour l analyse des agressions internes et l évaluation des fréquences de rejets (EPS de niveau 2). De plus dans le cadre du parc électronucléaire, il est possible de réaliser un modèle de référence pour un palier. Le niveau de détail des EPS doit être suffisamment poussé de façon à permettre une évaluation la plus réaliste possible compte tenu des connaissances et du retour d expérience d un réacteur, ainsi que d envisager les différentes applications. Il semble évident que le niveau de détail en pratique pourra être différent : - pour une EPS concernant un palier par rapport à une EPS associée à un réacteur unique (prototype, réacteur essai ou modèle unique) ; - pour une EPS associée à un réacteur à la conception par rapport à un réacteur en exploitation. Les données d entrée nécessaires à la réalisation d une EPS recouvrent : - les fréquences d occurrence des événements initiateurs ainsi que les délais de restauration associés ; - les données de fiabilité sur les différents équipements (taux de défaillance à la sollicitation, en fonctionnement, temps de réparation, ), ainsi que les données relatives aux Défaillances de Cause Commune (DCC) pouvant survenir sur plusieurs équipements ; - les données liées au facteur humain permettant de quantifier les actions post-accidentelles ; - les données issues de l exploitation des centrales : durée des différents états de la tranche, durées d indisponibilité des différents équipements liées aux opérations de maintenance et aux Essais Périodiques (EP). Dans la mesure du possible, elles doivent être basées sur l analyse du retour d expérience d exploitation national, voire international. On peut noter le développement des techniques de type bayésien qui permettent de prendre en compte un ensemble d informations incertaines (état de confiance, degré de croyance, jugement d experts...) permettant d affiner ces données. En l absence totale de données représentatives, le jugement d experts peut être utilisé ou, en dernier recours, la loi du χ² à 50% de confiance. La RFS EPS demande d être capable de justifier chaque donnée utilisée et d assurer la traçabilité de son historique ([RFS 02]). Dans le cadre des EPS réalisées en phase de conception, en l absence de données spécifiques, elles peuvent être basées sur l analyse d équipements similaires (cas des conceptions évolutionnaires) ou sur des données génériques (cas des conceptions révolutionnaires). L utilisation du jugement d experts est alors plus importante. 1014 Les hypothèses retenues doivent être aussi réalistes que possible (à défaut conservatives), clairement identifiées et justifiées ; cela s applique aussi aux codes utilisés pour les études physiques en support aux études de scénarios, et à la définition des états de repli. Les EPS doivent être mises à jour régulièrement. Le consensus général est qu elles devraient être mises à jour dès que des changements substantiels sont réalisés sur la conception ou l exploitation, que le retour d expérience montre que les données utilisées (défaillance d équipement, fréquence d événements initiateurs, etc.) évoluent de manière significative, que les hypothèses posées peuvent être affinées par l utilisation de codes de calculs plus performants, Lors de la quantification, une fréquence de coupure est souvent introduite pour tronquer au cours du calcul les séquences accidentelles de trop faible probabilité. En pratique, il est couramment pris en compte un seuil de troncature d un facteur 1000 par rapport aux fréquences dominantes estimées. En fonction des applications retenues, ce niveau de troncature peut être repoussé à des fréquences plus faibles. Plusieurs pays soulignent l importance d impliquer le personnel des centrales lors du développement d une EPS afin d une part de prendre en compte leur expérience d exploitation et d autre part de faire en sorte que les EPS constituent l un des vecteurs de la diffusion de la culture de sûreté. En France, du fait de la standardisation du parc électronucléaire, les EPS ont été développées pour chacun des paliers (900, 1300, N4). Par conséquent, les spécificités des tranches ne sont pas prises en compte. De plus, du fait des applications actuelles des EPS (OMF, OMF-Structure, programme «précurseur», ), l utilisation des EPS reste jusqu à présent centralisée Méthodes de modélisation EPS de niveau 1 Les EPS de niveau 1 consistent à évaluer la conception et l exploitation de la centrale et porte plus particulièrement sur les séquences pouvant aboutir à un endommagement du cœur ([AIEA 92]). Une EPS de niveau 1 donne des indications sur les forces et les faiblesses de la conception et sur l efficacité des dispositions visant à empêcher l endommagement du cœur. La Figure 2-2 schématise les grandes étapes d une EPS de niveau 1, la Figure 2-3 décrit la structure d une EPS dans une structure booléenne. Il faut noter que ces différentes étapes sont fortement dépendantes entre elles et que la démarche est essentiellement itérative. Ces grandes étapes sont les suivantes : - identification et évaluation des événements initiateurs, - élaboration des données de fiabilité des matériels, - réalisation de l analyse fonctionnelle (ou de fonctionnement) en vue de l étude de scénarios accidentels et de l étude de systèmes, - réalisation des études physiques ou thermohydrauliques en support des études de scénarios accidentels, - réalisation des études de fiabilité des systèmes ou fonctions, - réalisation des études du facteur humain, - quantification en vue de l évaluation de la probabilité de fusion du cœur du réacteur, - analyse des résultats : études d incertitudes et analyse de sensibilité. Le consensus international pour les méthodes de modélisation est l utilisation : - de la méthode des arbres d événements (Event Tree), qui est un schéma logique permettant de définir les séquences accidentelles à partir d un événement initiateur, en considérant le succès ou l échec des systèmes mis en œuvre pour arrêter la progression de l accident, pour la modélisation du déroulement des scénarios depuis l apparition d un événement initiateur, jusqu à l atteinte ou non de la fusion du cœur du réacteur. Cette méthode a été employée pour la première fois pour la réalisation du WASH 1400 : elle permet d élaborer et d évaluer les séquences d événements conduisant à la fusion du cœur, aussi appelées séquences accidentelles ; - des arbres de défaillances (Fault Tree), qui est un schéma logique permettant de relier par une méthode déductive, la défaillance du système aux événements élémentaires susceptibles de l entraîner, pour la modélisation des systèmes, des indisponibilités et des Défaillances de Cause Commune (DCC). Ces arbres de défaillance sont associés à des événements des arbres d événements. Apparue en , cette méthode est très utilisée dans de nombreux domaines industriels (chimie, aéronautique, spatial, nucléaire). Remarque : Pour les systèmes subissant un changement d état pendant la durée de leur mission, et notamment les systèmes réparables, on utilise généralement une représentation par graphe de Markov ou réseau de Pétri ([Signoret 05], [Signoret 08]). 1115 Figure 2-2 : Etapes de développement d une EPS de niveau 1 E.I. ( ) f EI Succès Echec Probabilité d une séquence : séquence = f EI P événement P ARBRES D EVENEMENTS (par EI) Quantification : Probabilité de conséquences «inacceptables» : P conséquenc = inacceptables es Pséquence EI inacceptable Perte de la convection forcée ARBRES DE DEFAILLANCES (par événement) Perte de la convection naturelle Quantification : Fiabilité des systèmes, Facteurs sensibilité, coupes minimales Figure 2-3 : Structure d une EPS de niveau 1 1216 Deux types d outils informatiques sont utilisés : - les outils informatiques capables de prendre en compte les dépendances temporelles entre les différents systèmes intervenant dans les scénarios accidentels, comme par exemple le logiciel LESSEPS utilisé pour les versions 1990 des EPS des REP 900 MWe et 1300 MWe. Ce type d outil est adapté aux analyses de scénarios de longue durée (de l ordre du mois ou année). Ses défauts sont de générer des arbres d événements très détaillés et donc dans certains cas très peu lisibles, et l inadéquation pour certaines études de sensibilité en raison d un temps de calcul prohibitif ; - les outils informatiques capables de prendre en compte les dépendances fonctionnelles : ce deuxième type d outil (dit «booléen») est adapté aux analyses de scénarios de courte durée (de l ordre de quelques journées : 24 heures par exemple sans prise en compte des réparations), et permet de réaliser des arbres d événements en général très lisibles. L approche booléenne constitue le standard international (logiciels RISK-SPECTRUM, CAFTA, RISKMAN ). Le logiciel RISK-SPECTRUM (www.riskspectum.com développé par Relcon Scandpower AB) est maintenant utilisé pour la quasi totalité des EPS du parc électronucléaire français et les EPS CNPN (EPS du réacteur RES). L approche booléenne s est finalement imposée comme un standard car son formalisme permet de réaliser aisément des analyses de sensibilité EPS de niveau 2 Les EPS de niveau 2 ont pour objectif d évaluer la fréquence et le niveau des rejets dans l environnement résultant d accidents graves ayant conduit à la fusion du cœur ([AIEA 95]). En pratique, ces études font souvent suite à une EPS de niveau 1 réalisée au préalable (la probabilité de fusion du cœur du réacteur est donc supposée connue, ainsi que les principales séquences y conduisant). Un travail préliminaire d interfaçage permet de définir les différents Etats Dégradés de l Installation (EDI) à partir des résultats de l EPS de niveau 1. Les EDI associés à leur fréquence d occurrence constituent les données d entrée de l EPS 2. Une EPS de niveau 2 est une analyse des processus physiques liés aux accidents de fusion du cœur du réacteur et des modes de ruine de l enceinte (réponse aux chargements induits sur les structures, transport de matières radioactives vers l environnement, progression du corium). Cette analyse est menée à partir d un seul arbre d événement générique pour tous les EDI. Tous les chemins de cet arbre constituent les séquences de l EPS2, pour lesquelles sont déterminés la probabilité d occurrence, l inventaire et la quantité des matières radioactives rejetées dans l environnement (ou terme source). Cette étude permet en outre l identification des points faibles de la troisième barrière de confinement et la hiérarchisation de la probabilité de ses différents modes de ruines. La Figure 2-4 est extraite du NUREG-1150 ([NUREG 91]). Elle permet d identifier : - les 5 grandes phases du processus d analyse probabiliste de risque (depuis l état final des séquences accidentelles de l EPS de niveau 1, jusqu aux conséquences potentielles hors-site), - les données d interface entre chacune des phases EPS de niveau 3 Les EPS de niveau 3 outre les aspects analysés dans les EPS de niveau 2, portent également sur la dispersion des radionucléides dans le milieu ambiant et sur les effets environnementaux et sanitaires potentiels (cf. [AIEA 96]). La réalisation d une EPS de niveau 3 ou Etude Probabiliste de Risque nécessite, une fois l EPS de niveau 2 réalisée, l analyse des phénomènes suivants : - transport des produits radioactifs dans l environnement (étude des panaches ), - modes de dépôts et de transfert vers la chaîne alimentaire, - évaluation des doses collectives et individuelles, - évaluation de l efficacité des contre-mesures, - évaluation des effets sur la santé publique, en particulier les effets des faibles doses. Elle prend en compte les données relatives à la météorologie et à la population, ainsi que les caractéristiques de l agriculture autour du site. Par conséquent, une EPS de niveau 3 ne peut pas être standardisée comme les EPS de niveaux 1 et 2. Le WASH 1400 est allé jusqu à l évaluation du nombre de décès potentiels. L intérêt de ces études réside dans l évaluation du rapport coût (d un accident nucléaire) - bénéfice (de l utilisation de l énergie nucléaire) pour la société. Il n existe pas d EPS de niveau 3 en France actuellement. 1317 EPS niveau 2 Etats dégradés de l installation (EDI) (et fréquences d occurrence associées) Analyse de la progression de l accident : - étude de la dégradation du cœur (domaine des accidents graves) ; - étude du comportement de l enceinte de confinement (charges et modes de ruines associés). Etats Dégradés de l Installation Quantification des rejets hors de l installation Résultats EPS de niveau 2 - Modes de défaillance du confinement, - Niveau de rejets radioactifs dans l environnement, - Probabilités associées. Familles de Progression d Accident Familles de Terme - source EPS niveau 3 Analyse des conséquences hors confinement Prise en compte des contre-mesures Résultats EPS de niveau 3 - Dispersion des substances radioactives rejetées, - Interactions avec l homme et l environnement (santé, économie, etc.). Figure 2-4 : Etapes des EPS de niveaux 2 et Fiabilité humaine Actions humaines analysées dans le cadre des EPS Les modèles de prise en compte du facteur humain se basent sur des objectifs différents : - Quantifier pour évaluer les risques et prédire la fiabilité (courant Quantitatif Prédictif). Cela consiste à évaluer les probabilités d occurrence des erreurs humaines pour permettre d intégrer ces données dans l évaluation de la sûreté globale du système analysé et d établir des banques de données permettant des analyses a priori de fiabilité humaine. La méthode THERP (Technique for Human Error Rate Prediction), introduite par Swain en 1964, est l une des premières tentatives dans cette voie ; - Décrire pour analyser, modéliser et catégoriser (courant Descriptif analytique). Cette démarche vise à aborder l erreur dans sa genèse et de fournir des outils de recueil et d analyses fiables des erreurs ; - Décrire pour prédire et prévenir. Les méthodes combinatoires ont pour objectif de décrire et d analyser afin de prévenir mais aussi de prédire les erreurs. Elles allient donc la prédiction des taux d erreurs tout en se basant sur des modèles de fonctionnement mental des opérateurs. Les différentes interventions humaines dans le déroulement d un incident sont prises en compte au sein des EPS de niveau 1 ou 2. L objectif est d analyser et de quantifier ces différentes actions. Trois catégories d actions humaines sont prises en compte dans les EPS ([AIEA 95b]) : - Catégorie A : actions pré-accidentelles, engendrant l indisponibilité d équipements ou de systèmes requis dans la conduite accidentelle faisant suite à l occurrence d un événement initiateur. Ces erreurs ont pu être commises lors de la maintenance, de la réparation ou des tests ; - Catégorie B : actions qui engendrent, directement à elles seules ou en combinaison avec des défaillances d équipements, un événement initiateur. Ces erreurs ont pu être commises lors de la maintenance, des tests ou en exploitation. La fréquence définie pour chaque événement initiateur (éventuellement suite à sa modélisation) tient compte de ces différents aspects ; 1418 - Catégorie C : actions post-accidentelles, pouvant avoir un effet favorable ou défavorable sur le déroulement des séquences accidentelles :. Type 1 : actions liées à la réalisation des procédures. Il s agit des erreurs commises lors de la mise en œuvre des procédures de gestion accidentelle ;. Type 2 : facteurs aggravants et erreurs. Il s agit d erreurs de réalisation aggravant le déroulement accidentel (liée par exemple à une représentation mentale de l état de l installation par l opérateur différente de la réalité, ) ;. Type 3 : actions de récupération et de réparation. Il s agit des récupérations d équipements indisponibles ou de l utilisation de procédures complémentaires permettant d améliorer la conduite accidentelle Conduite d une analyse de la fiabilité humaine dans le cadre d une EPS La Figure 2-5 présente les différentes étapes d analyses d une action de catégorie A, B ou C Les méthodes d analyse et de quantification L identification des erreurs potentielles et leur analyse doit autant que possible reposer sur l analyse du retour d expérience d exploitation. Les modèles de quantification permettent d évaluer la probabilité d une erreur humaine en tenant compte des facteurs caractérisant la situation : - complexité de l action, - temps disponible pour réaliser l action, - conception de l interface, - niveau de stress de l opérateur, - expérience et formation de l opérateur. Différentes techniques de modélisation et de quantification ont été développées, dont certaines sont présentées succinctement dans les paragraphes suivants. La méthode THERP (Technique for Human Error Rate Prediction), développée par Swain ([Swain 83]), distingue le type de tâche effectuée : - diagnostic : le modèle permet d évaluer la probabilité d échec du diagnostic (P(E)) en fonction du temps disponible pour le réaliser (t) : P(E) = f(t). Une famille de 3 courbes fournit la probabilité d échec du diagnostic en fonction du temps disponible pour le réaliser et des caractéristiques de la situation (favorable : diagnostic facile, moyenne : diagnostic moyennement difficile, défavorables : diagnostic difficile), - action de conduite ou de maintenance : la méthode est basée sur :. la décomposition de l action en ses tâches élémentaires,. sa modélisation par un arbre d événements de type HRAET (Human Reliability Analysis Event Tree),. sa quantification en fonction de la probabilité d échec (P(E)) de chaque tâche élémentaire : P(E) = PB x FS x PNR où : PB est la probabilité de base, fonction des caractéristiques de l opération et de l interface homme-machine, FS est le facteur correcteur de stress, PNR est la probabilité de non-récupération de l erreur, fonction des moyens de récupération disponibles. La méthode HCR (Human Cognitive Reliability) développée par l EPRI (Electric Power Research Institute), propose d analyser la probabilité d absence de réponse (P(E)) à un incident sous la forme : P(E) = F i t / T 1/2 [(1+K 1 )(1+K 2 )(1+K 3 )] où : t est le temps disponible pour choisir et réaliser la réponse, T 1/2 est l estimation du temps nécessaire médian, K 1 est fonction de la compétence des opérateurs, K 2 est fonction de leur stress, K 3 est fonction des caractéristiques de l interface homme-machine. Les facteurs K i sont donnés par trois tables et le facteur F i est défini par une famille de courbe fonction de la complexité du processus de choix. La plupart de ces méthodes étaient ciblées sur les actions humaines et la performance des opérateurs au cours du déroulement des accidents, et analysait peu les erreurs pré-accidentelles et les conditions ante-initiateurs. De 1519 nombreux travaux sont actuellement en cours au niveau international sur les méthodes d Etude Probabiliste du Facteur Humain (EPFH) dites de deuxième génération (cf. [CSNI 99a] et [CSNI 99b]). A titre d exemple, on peut notamment citer la méthode ATHEANA développée par la NRC ou la méthode MERMOS développée par EDF. Définition des actions humaines devant être analysées Sélection des actions humaines essentielles pour l exploitation et la sûreté de l installation Ciblage des analyses Analyse QUALITATIVE et modélisation de l action en fonction de ses différentes tâches Identification des erreurs potentielles, des actions de recuperation, des contraintes éventuelles (temps, experience des opérateurs, du niveau de stress, etc.), Définition des différentes tâches Analyse des tâches Identification des erreurs potentielles Identification des récupérations potentielles Identification des contraintes (temps disponible, stress, niveau d expérience, etc.) Analyse QUANTITATIVE Evaluation de la probabilité d échec de l action en fonction de l analyse et de la modélisation des différentes tâches de celle-ci. INTEGRATION au sein de l EPS Figure 2-5 : Etapes d analyse d une action humaine ATHEANA est une méthode considérant les facteurs centrés sur l humain (facteurs de performance, conception de l interface, contenu et format des procédures, entraînement des opérateurs, ) et sur la configuration de l installation à l origine des actions de l opérateur et qui créent les causes de l interaction entre les opérateurs et les systèmes (indisponibilité d équipements, configurations inhabituelles, ). Cette méthode a été mise en œuvre pour améliorer les limitations des précédentes techniques notamment : (cf. [NUREG 96], [NUREG 00] et [Sorensen 02]) - le traitement des erreurs dans la réalisation des actions (commission error : mal réaliser une action), - la prise en compte des dépendances, des erreurs latentes, - une représentation plus réaliste des interactions entre l humain et les systèmes qui jouent un rôle important lors du déroulement accidentel, - la prise en compte des progrès réalisés dans les domaines support tels que la psychologie. Le projet MERMOS développé par EDF a pour objectif de définir une méthode EPFH de 2 ème génération adaptée au palier N4 (démarrage en 1996) comprenant une salle de commande et des procédures informatisées ayant engendré 1620 une évolution importante de la conduite, et prenant en compte les résultats récents issus des sciences humaines. La méthode MERMOS est divisée en deux modules : - identification et définition des missions Facteur Humain (FH) à modéliser dans l EPS : une mission FH désigne un ensemble de macro-actions que l équipe doit réaliser pour maintenir ou rétablir les fonctions de sûreté ; - analyse, qualitative et quantitative, des missions FH : au travers de 5 étapes, la méthode proposée permet de dresser une analyse qualitative (permettant de définir les différents scénarios d échec par une approche déductive complétée par une approche inductive basée sur le retour d expérience simulateur ou site) et d évaluer les différents scénarios d échec identifiés (la quantification repose sur des données statistiques basées sur les observations simulateurs/site ainsi que sur le jugement d experts). Dans le cadre du projet EPS 2 de l IRSN, l étude bibliographique a montré la nécessité de développer un modèle de prise en compte de la fiabilité humaine spécifique, car les méthodes existantes n étaient pas adaptées pour intégrer le processus de déclenchement du Plan d Urgence Interne, la mise en œuvre de l organisation de crise et la gestion de la conduite de l installation par une équipe pluri-entités. La méthodologie développée considère que l efficacité des intervenants peut être entravée par la présence d un certain nombre de conditions pénalisantes ou par l absence de certaines composantes, qui sont appelées facteurs d influence et qui pourraient réduire la probabilité de réussite de la mission des équipes de crise. L étude bibliographique a conduit à retenir la méthode de l arbre de décision proposée par l institut VEIKI. L arbre de décision est utilisé comme un modèle donnant la probabilité d erreur dans la formulation de la réponse correcte au moyen des procédures ou la probabilité d erreur dans l identification de l action de récupération adéquate, en fonction du contexte. Les facteurs d influence utilisés dans le projet EPS2 déterminent essentiellement la performance de l organisation de crise en charge de la gestion de l accident (dans son ensemble). Ils sont au nombre de sept : moyens d information et de mesures, délai de décision, difficulté de décision, difficulté du scénario, degré d implication de l organisation de crise, difficultés induites par les conditions matérielles, difficulté pour les opérateurs. Les modalités de ces facteurs d influence sont choisies de manière à couvrir tout le champ de variation possible de ces facteurs. La quantification des données ne provient que d avis d experts dans la démarche actuelle Intégration au sein des EPS Les actions de catégorie A sont généralement intégrées au sein de l EPS par un «événement de base» introduit dans des arbres de défaillances. L expérience mondiale montre que ce type d erreurs est courante : on peut notamment citer les mauvaises positions de vannes à TMI lors de l accident de Les actions de catégorie B sont habituellement prises en compte au sein de l EPS en identifiant les événements initiateurs potentiels et en analysant l impact de ces actions sur le déroulement des scénarios accidentels (composants et/ou systèmes indisponibles). Les actions de catégorie C sont généralement introduites au sein de l EPS : - pour les échecs de diagnostic par un «événement de base» introduit en tête d arbres d événements, - pour les erreurs liées à l accomplissement de procédures (en tenant compte des récupérations possibles, des facteurs aggravants, etc.) par des événements de base introduits dans les arbres d événements et/ou dans les arbres de défaillances. [Sorensen 02] rappelle l importance des données de fiabilité humaine dans les EPS et précise que la réflexion doit être étendue aussi aux erreurs latentes, qui sont parfois liées à des défaillances dans le processus de conception. Il illustre sa réflexion avec les travaux autour d ATHEANA. Pour Sorensen, les modèles actuels pour la fiabilité humaine ne seront pas réalistes tant qu ils n intègreront pas l impact du niveau de culture de sûreté du réacteur, c est-à-dire la manière dont le personnel de l installation intègre le risque dans leurs actions, les processus de décision et dans l organisation du travail Evaluation des incertitudes Malgré la qualité et la bonne complétude des EPS, les incertitudes restent un problème complexe, tant pour leur estimation que pour impact potentiel dans le processus de prise de décision. Afin de cerner les limitations de l EPS ainsi que son domaine de validité, il est indispensable d en tenir compte. Sont généralement distinguées : - les incertitudes liées aux données du modèle (fréquences des événements initiateurs, données de fiabilité des équipements, défaillances de cause commune, facteurs humains, ), Remarque : l incertitude engendrée sur les résultats par ce premier aspect est actuellement la plus maîtrisable. - les incertitudes liées à la finesse de description de l installation, - les incertitudes liées aux simplifications et aux hypothèses réalisées pour la modélisation et la quantification dont notamment : 17 Montrer encore
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