R645.1 Modélisation statistique des effets du vieillissement sur les taux de défaillance des composants de conduites

Il existe une tendance générale qui penche vers l'utilisation de l'évaluation fondée sur le risque des systèmes, des structures et des composants dans les secteurs où des technologies complexes sont en opération. On remarque une utilisation grandissante de l'analyse quantitative du risque et de la fiabilité pour appuyer l'intégrité structurale comme fondement d'un processus décisionnel rationnel dans divers domaines d'ingénierie, comme l'aviation, l'industrie spatiale, les technologies nucléaires, l'exploration et le transport du gaz et du pétrole, etc. Cependant, la prise de décisions fondées sur le risque soulève plusieurs préoccupations, tout comme l'utilisation de modèles, de techniques et d'outils statistiques et probabilistes. Certaines de ces préoccupations et limitations dans l'application pratique de ces modèles comprennent : les incertitudes de la modélisation, les extrémités dans les distributions de la probabilité de défaillance, la disponibilité de données pertinentes et l'accès à ces données, la validation des modèles statistiques et la définition des critères d'acceptation, l'inclusion des effets du vieillissement ainsi que l'exhaustivité et la rigueur ou leur absence dans l'application des modèles statistiques.

La Division de l'évaluation technique de l'exploitation (DETE) s'affaire activement à élaborer un document d'orientation générique, accompagné des méthodes et techniques connexes, pour effectuer une détermination statistique de l'opérabilité en cas d'événement impliquant la défaillance de composants métalliques passif (p. ex., l'acier au carbone). Un élément clé de toute éventuelle détermination de l'opérabilité fondée sur le risque doit être l'application de modèles statistiques de la fiabilité et de l'intégrité structurale qui repose sur l'expérience en exploitation pertinente contenue dans des bases de données d'ingénierie reconnues à l'échelle internationale. Une telle approche fondée sur le risque devrait comprendre l'utilisation explicite de critères d'acceptation statistiquement définis tels qu'employés aujourd'hui dans les technologies complexes nucléaires ou autres.

Le projet s’inscrit dans le sous-programme de la gestion du vieillissement, qui fait partie du domaine de programme de la recherche sur l'aptitude fonctionnelle (E-DOCS-#4401886).

2.0 Objectif

L'objectif de ce travail consiste à appuyer l'élaboration de lignes directrices sur la détermination de l'opérabilité des pratiques exemplaires de l'industrie et à faciliter l'application pratique de modèles statistiques et probabilistes aux taux de défaillance et à l'évaluation de l'aptitude fonctionnelle des systèmes, structures et composants.

3.0 Portée du travail

L'entrepreneur devra élaborer un « Manuel / Guide technique pour l'évaluation fondée sur le risque de la fiabilité et de l'aptitude fonctionnelle des composants passifs d'acier au carbone ». Les travaux seront effectués de manière progressive sur une période de 36 mois à compter du début du projet. Le Manuel technique proposé documentera la théorie sous-jacente ainsi que les méthodes et techniques associées pour procéder à la caractérisation du risque des composants passifs d'acier au carbone qui présentent une détérioration structurale, comme des défauts qui traversent ou non les parois. Le projet comprendra les critères d'acceptation applicables, l'éventail des modèles analytiques pour l'évaluation des facteurs de vieillissement ainsi que la détermination des changements progressifs au risque de la centrale découlant des états de détérioration des composants passifs.

4.0 Tâches à accomplir

Le Manuel ou le Guide technique devrait documenter la théorie sous-jacente ainsi que les méthodes et techniques pour établir la fiabilité des composants passifs en tenant compte du risque. Plus particulièrement, le Manuel devrait s'appuyer sur l'utilisation de modèles statistiques avancés de fiabilité des composants passifs qui reposent sur l'expérience en exploitation accessible et reconnue relative à l'ingénierie des composants passifs, des modèles de détérioration des matériaux et des preuves expérimentales. Le Manuel technique comprendra un glossaire complet des termes techniques qui englobent tous les aspects des évaluations statistiques et probabilistes de l'intégrité structurale et de l'aptitude fonctionnelle. Voici les tâches à accomplir :

1.1 Vue d'ensemble des pratiques réglementées de l'industrie avec des déterminations de l'opérabilité fondées sur le risque qui sont appliquées dans différentes industries. Au minimum, il faudrait discuter des exigences réglementaires et des pratiques de l'industrie en lien avec la Nuclear Regulatory Commission, la Environmental Protection Agency et la National Aeronautical and Space Administration des États-Unis ainsi que les autorités pertinentes des pays européens et nordiques. L'entrepreneur est encouragé à inclure des références à d'autres industries (pétrole, gaz, secteur maritime, génie civil, etc.).

1.2 Élaboration du Manuel technique. Ce travail doit s'appuyer sur les connaissances existantes et les résultats des applications. Cette tâche doit clairement reconnaître et aborder les applications dans le monde réel qui concernent l'utilisation directe d'une défaillance documentée de composants passifs. Le Manuel doit inclure un ensemble de listes de vérification élaborées dans le but d'être utilisées spécifiquement par les analystes de la DETE.

1.3 Validation du Manuel technique et démonstrations. Dans le cadre de cette tâche, il faut démontrer l'application pratique des méthodes et des techniques établies dans le Manuel, comme :

a. Les évaluations de l'aptitude fonctionnelle des composants du réseau de conduites au moyen de modèles statistiques avancés. Suivant la découverte d'un composant détérioré d'une conduite d'acier au carbone, cette sous-tâche fournit des instructions par étape sur la façon de procéder à une caractérisation du risque : par exemple, le changement dans la fréquence des dommages au cœur et la fréquence des grandes émissions précoces.

b. L'effet de différentes stratégies de gestion de l'intégrité (p. ex., détection d’une fuite, essai d’étanchéité, examen non destructif) sur l'intégrité de la conduite. Cette sous-tâche aborde l'application pratique de modèles modernes de la fiabilité statistique aux évaluations de l'intégrité structurale.

c. L'évaluation de la gestion du vieillissement des composants passifs d'acier au carbone. Cette sous-tâche porte sur l'application de modèles avancés de la fiabilité statistique à la détermination de facteurs de vieillissement quantitatifs.

d. Compte tenu de l'importance des composants passifs dans l'exploitation d'une centrale, le Manuel technique devrait présenter des détails sur la modélisation de la détermination de l'opérabilité, y compris les facteurs qu'il faut prendre en considération et la façon dont devrait être réalisée l'évaluation statistique et probabiliste de l'aptitude fonctionnelle.

e. L'entrepreneur doit approfondir le contenu sur la base de son expertise technique et de sa proposition quant à la façon de traiter le sujet de ce projet.

1.4 Ateliers. Il y aura un atelier d'une journée à la fin de chacune des trois démonstrations ci‑dessus (sous-tâches 1.3, a, b et c).

1.5 Documentation. Une fois les tâches 1 à 4 achevées, il faudra préparer un Manuel ou Guide technique qui documentera les intrants, les extrants, les hypothèses, la méthodologie et les résultats.

1. Contexte