Recherche de la CCSN sur les structures soumises à des charges d'impact et d'impulsion

Recherche de la CCSN sur les structures soumises à des charges d’impact et d’impulsion

Résumé de la présentation technique donnée :
l’Université de Western Ontario
Le 26 octobre 2017

Auteur : Neb Orbovic
Commission canadienne de sûreté nucléaire

Résumé

La Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) est l’organisme de réglementation nucléaire du Canada. En vertu de la Loi sur la sûreté et la réglementation nucléaires, la CCSN réglemente l’utilisation de l’énergie et des matières nucléaires afin de préserver la santé, la sûreté et la sécurité, de protéger l’environnement, de respecter les engagements internationaux du Canada à l’égard de l’utilisation pacifique de l’énergie nucléaire, et d’informer objectivement le public sur les plans scientifique ou technique ou en ce qui concerne la réglementation du domaine de l’énergie nucléaire. La CCSN réglemente les installations et les activités nucléaires, notamment les mines d’uranium, les installations de fabrication du combustible nucléaire, les réacteurs et les centrales nucléaires, la production et l’utilisation d’isotopes médicaux, le déclassement et la remise en état des sites nucléaires ainsi que la gestion sûre des déchets nucléaires.

La Division de l’évaluation de la conception technique (DECT), qui fait partie de la Direction de l’évaluation et de l’analyse au sein de la Direction générale du soutien technique de la CCSN, emploie des spécialistes des domaines du génie civil et mécanique et de la protection-incendie qui réalisent des évaluations techniques des documents des titulaires de permis (p. ex. demandes de permis et renouvellements de permis). Afin d’appuyer et d’améliorer le cadre de réglementation et les évaluations techniques, les spécialistes de la DECT mettent en œuvre et exécutent des projets de recherche et participent aux activités internationales sous l’égide de l’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) et de l’Agence pour l’énergie nucléaire (AEN) de l’Organisation de coopération et de développement économiques, ainsi qu’à l’élaboration de normes et de codes nationaux et internationaux.

Une des spécialités des ingénieurs de la DECT est l’évaluation de la protection des installations nucléaires en cas de dangers externes naturels et anthropiques. Cette évaluation comprend les forces liées à un séisme, à un impact, au souffle d’une explosion et à des vents forts sur les structures. La DECT effectue depuis 2008 des essais et des analyses des impacts et des explosions sur les structures, en participant aux projets suivants : la campagne d’essais IMPACT au Centre de recherche technique VTT de la Finlande; aux tests d’explosion de l’American Society of Mechanical Engineers (ASME) aux Laboratoires balistiques de l’Oregon; et à une série d’exercices comparatifs sur la simulation d’impacts de l’AEN dans le cadre du projet IRIS (améliorer l’évaluation de la robustesse des structures qui subissent l’impact d’un large missile à vitesse moyenne).

La campagne d’essais IMPACT, qui a débuté en 2006, a permis de réaliser à ce jour plus de 200 tests d’impact afin d’évaluer le comportement de flexion et de perforation des dalles de béton armé et précontraint ainsi que des vibrations produites par l’impact. La campagne vise à établir des critères d’acceptation pour la conception et l’évaluation de l’impact d’un missile sur les structures ainsi que pour l’étalonnage des modèles numériques. Les essais ont été conçus pour évaluer l’influence de différentes caractéristiques structurales, notamment l’influence d’une armature précontrainte et d’une armature transversale, séparément et combinées, ainsi que l’influence d’une armature longitudinale sur le comportement structural des dalles de béton qui subissent un impact structural.

Les tests d’explosion de l’ASME ont été établis dans le cadre d’un groupe de travail conjoint de l’ASME et de l’American Concrete Institute (ACI). Ils ont été effectués sur des dalles de béton précontraint afin d’établir des critères d’acceptation structuraux pour les enceintes de confinement nucléaire qui subissent une charge d’impulsion. Des dalles de béton précontraint de 4,88 m x 4,88 m x 0,27 m ont été mises à l’essai au moyen de différents niveaux de précontrainte et ratios d’armature habituellement utilisés dans les enceintes de confinement nucléaire. Les résultats des tests de l’ASME et de la campagne IMPACT servent à mettre à jour les dispositions des codes de l’ASME et de l’ACI et serviront, en définitive, à actualiser les documents d’application de la réglementation de la CCSN.

Les exercices comparatifs de simulation IRIS_2010, IRIS_2012 et IRIS_Phase III (2017) de l’AEN ont été mis en place afin de fournir une orientation technique pour les simulations numériques de structures qui subissent l’impact de missiles déformables (mous) et non déformables (durs). Plus de 25 équipes provenant de 10 pays ont participé à ces exercices comparatifs. Le comité organisateur d’IRIS, appuyé par le comité scientifique, a publié des rapports de l’AEN qui présentent les conclusions techniques de ces exercices comparatifs ainsi que des recommandations pour la vérification et la validation des simulations numériques.

Le personnel de la DECT a présenté ses travaux dans plus de 20 conférences et articles de revues sur les tests de la campagne IMPACT, les tests d’explosion de l’ASME et les simulations numériques IRIS. Ces travaux ont permis d’étayer la Collection rapports de sûreté de l’AIEA sur les aspects de la sûreté des centrales nucléaires dans le cadre des événements externes d’origine humaine.

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