Stochastic analysis of the catastrophic cycling that drives fragments resulting from a primary industrial accident to impact and pierce neighbouring facilities
Analyse stochastique de l’enchaînement catastrophique conduisant des fragments issus d’un accident industriel à impacter et à perforer des installations voisines
Résumé
Explosions and accidents in industrial plants may generate a series of projectiles that can impact other facilities and storage tanks in their neighbourhood. The impacted targets may be seriously damaged, thereby giving rise to new explosions, as is the case for tanks with products under high pressure for instance. These successive explosions are known as a domino effect. The present paper deals with a form of industrial risks analysis within a probabilistic framework. This analysis requires various steps: • Probabilistic modelling of the source term (industrial threat such as projectiles, metallic rods, etc.). • Probabilistic modelling of the flight of the fragments and their intersection with the target. • Mechanical behaviour of the impacted target. Pressure vessels have been considered in this study as originators and as targets for simulating the phenomenon. On the basis of a literature review, probabilistic laws have been developed on: • The number of fragments. • The shape of fragments. • Their departure angles and velocities. A flying fragment model is then implemented with these parameters. An algebraic algorithm is applied to determine whether the fragment and the target intersect. If this condition is fulfilled, a mechanical model of the impact is employed to evaluate the effect of the fragment on the target. The results obtained prove that the impact probability of generated fragments on the facilities is not negligible.
La problématique des impacts de fragments issus d’une explosion accidentelle s’inscrit dans le prolongement des recherches entreprises par l’INERIS dans le domaine des effets dominos. Elle fait l’objet du programme IMFRA qui intègre une importante collaboration avec NEXTER, le Centre National des Risques Industriels (CNRI), et le Laboratoire de Mécanique (LaM) de l’Université de Marne-la-Vallée. Les projectiles mis en jeu lors d’accidents industriels peuvent être très divers, tant en termes de dimensions que de nature. à titre d’exemple, une enceinte métallique peut éclater et projeter des fragments dans son environnement. Si elle abrite un gaz liquéfié ou de l’eau surchauffée, le projectile peut également subir un effet fusée, c’est-à-dire être propulsé au cours de son vol par le changement de phase du fluide. Le projectile peut aussi être constitué d’éléments de structures bâtimentaires (briques, moellons, fermes…) mis en mouvement par une explosion interne. La gamme des vitesses à l’impact peut aller de quelques mètres par seconde jusqu’à plus de 100 mètres par seconde dans les cas extrêmes (effet fusée). Les conséquences de ces projections sur une structure, un réacteur par exemple sont relativement méconnues. Or, dans le cadre de la prévision des suraccidents et de leurs effets potentiels sur l’environnement, il peut être crucial de connaître les probabilités associées à la transformation d’un simple accident initiateur en une succession catastrophique de cycles conduisant in fine à un accident majeur. à titre d’exemple, un événement accidentel initiateur dans un parc d’enceintes sous pression va conduire à la projection d’éléments dans son environnement. Certaines des enceintes voisines vont être endommagées et, parmi elles, quelquesunes vont conduire à un nouveau cycle accidentel. Le présent article vise à exposer l’enchaînement probabiliste conduisant un accident initiateur à endommager une cible métallique. Ce type d’approche a été initiée dans le domaine du risque industriel par Hauptmanns et Gubinelli et al.
Domaines
Ingénierie de l'environnement
Origine : Publication financée par une institution
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