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Maîtrise des risques TS01 module n°5 Arbre de défaillance Jean ESCANDE Mars 202

Maîtrise des risques TS01 module n°5 Arbre de défaillance Jean ESCANDE Mars 2021 2 Table des matières 1 Retour d’expérience : l’accident de Bhopal, 2 décembre 1984 ............................................... 3 1.1 Le contexte ....................................................................................................................... 3 1.2 Les 15 ans qui ont précédé l’accident .............................................................................. 4 1.3 La séquence accidentelle .................................................................................................. 5 1.4 Les conséquences ............................................................................................................. 8 1.5 Quelques enseignements .................................................................................................. 8 2 L’arbre de défaillance .............................................................................................................. 9 2.1 Présentation de la démarche ............................................................................................. 9 2.2 La réduction booléenne .................................................................................................. 12 2.3 Quelques règles pour réussir la construction d’un arbre ................................................ 16 2.4 Exemple d’étude : le dépotage de chlore dans une usine papetière ............................... 18 2.5 Conclusion ...................................................................................................................... 21 3 L’arbre d’événement ............................................................................................................. 21 4 Graphe cause-conséquence et nœud papillon ........................................................................ 24 5 La modélisation des conséquences ........................................................................................ 25 3 1 Retour d’expérience : l’accident de Bhopal, 2 décembre 1984 La société Union Carbide avait implanté une usine de fabrication d’insecticides à Bhopal, en Inde. Dans la nuit du 2 au 3 décembre 1984, 40 tonnes de méthyl iso-cyanate (MIC), un intermédiaire de synthèse va être libéré provoquant la mort de milliers de personnes. Depuis, l’usine a été abandonnées en l’état, continuant ses effets néfastes par la pollution des nappes phréatiques, seules sources d’approvisionnement en eau des populations avoisinantes. L’usine des années après l’accident. On mesure la proximité des habitations Ironie de l’histoire, Union Carbide était une référence mondiale en terme de sécurité industrielle. De fait, s’il y a eu des choix initiaux contestables, les études de sécurités ont été très bien menées. C’est leurs mises en œuvre puis la dégradation de l’exploitation pour des raisons économiques qui ont conduit à l’accident. Cette catastrophe, la plus grave de l’histoire de l’industrie chimique, souligne l’importance du maintien dans le temps des conclusions des études des risques. 1.1 Le contexte Dans les années 60, l’Inde connait une période de très forte croissance de la production agricole. On parlera de « Révolution verte ». Cela se traduit par la sélection d’espèces plus productives mais nécessitant plus d’eau, d’engrais et de pesticides (forte vulnérabilité). L’usage du DDT étant à proscrire, l’Etat indien s’adresse à des fournisseurs étrangers pour obtenir des insecticides et des pesticides. A l’hiver 66, un accord est signé entre les autorités indiennes et Union Carbide pour l’importation immédiate de 1200 tonnes de l’insecticide SEVIN contre la construction d’une usine sur place. Dans un premier temps, il s’agira d’une usine de formulation car le SEVIN n’est pas utilisable en l’état. Il faut le fixer sur un support minéral pour en faire une poudre à rependre sur les cultures. La Société va trouver un terrain à Bhopal, au centre du sous-continent. 4 1.2 Les 15 ans qui ont précédé l’accident L’implantation de l’usine, a lieu en 1967. Initialement on n’y fait que de la formulation. Mais très rapidement, les dirigeants d’Union Carbide veulent construire une usine permettant de produire le SEVIN sur place. Le représentant commercial estime que le marché ne consommera pas plus de 2000 tonnes par an de SEVIN. Les dirigeants veulent une capacité de production annuelle de 5000 tonnes et ils obtiennent les autorisations administratives. Le commercial voulait que cette nouvelle activité ne soit pas faite au même endroit du fait de la dangerosité du procédé et de la proximité des habitations. Une loi interdit d’ailleurs, une telle proximité. On se contentera de ne pas trop insister sur les dangers des produits mis en œuvre. De fait le procédé retenu (il en existe d’autres), s’il est plus économique et produit moins de déchets, est particulièrement dangereux. Les 4 étapes sont les suivantes : 1 Synthèse de CO2 à partir du charbon 2 Réaction du chlore et du CO2 pour produire du phosgène 3 Réaction du phosgène avec le mono méthylamine donnant le MIC 4 Réaction du MIC avec de l’alpha naphtol conduisant au SEVIN Le chlore et le phosgène sont des intermédiaires classiques des synthèses chimiques, ils n’en sont pas moins dangereux, tous les deux ont été des gaz de combat pendant la première guerre mondiale. Quant au MIC, il est encore plus toxique. Autre choix contestable, il est décidé de faire une production en continu avec des quantités importantes de produits stockés, là où les autres chimistes font des productions discontinues (en batch) avec une consommation immédiate des produits intermédiaires. Ces choix seront contestés en interne. Néanmoins, les études de réalisations sont lancées et les études de sécurité sont très bien réalisées. En 1972, les plans sont envoyés en Inde, mais déjà pour des raisons économiques, certaines exigences de sécurité n’ont pas été retenues. Les années qui vont suivre, vont voir une accumulation d’incidents parfois graves. Dans un premier temps, seule la quatrième étape est faite sur place, le MIC étant importé des Etats Unis. Ce transport connaîtra de nombreux problèmes : fuites de fûts, montée en pression durant les 850 km de transport par route sans refroidissement (Température d’ébullition du MIC : 39°C). 5 A partir de 1980, la production se fait complètement sur place. En 1981, la production est de 2700 tonnes. Mais la production ne va faire que décroitre du fait de la sécheresse et de la concurrence. En 1984, elle ne sera plus que de 1000 tonnes Sur l’installation, il va y avoir plusieurs cas de fuites graves de phosgène et de MIC. Parallèlement à ces événements, le climat social va se tendre. En 1982, un audit est réalisé par des auditeurs américains qui relèvent de nombreux problèmes matériels et une rotation alarmante du personnel. Ils pointent plus d’une centaine de non conformités. Ils relèveront le cas d’une intervention où on a oublié d’obstruer une conduite (un des éléments du scénario de l’accident de 1984) Fin 1982, c’est le départ du directeur américain historique. Il est remplacé par un ingénieur indien tout à fait qualifié mais chapeauté par un super directeur qui a un passé de contrôleur de gestion n’ayant connu que l’activité fabrication de piles électriques. Il n’a aucune notion de risque industriel. La visite de prise de fonction du super directeur est alarmante, seuls l’intéressent les chiffres et les bilans. Les explications techniques qui lui sont fournies, ne le concernent pas. De fait, il travaille sans jamais sortir de son bureau. Il n’y a aucune consultation du personnel, des différents échelons. Sa vision très hiérarchique, provoque la division et la démotivation. Commence les actions d’économie : licenciement de 300 coolies suivi de 200 ouvriers spécialisés et techniciens. Les équipes de l’unité de MIC voient leurs effectifs diminués de moitié. Il n’y a plus qu’une personne pour tout surveiller dans la salle de contrôle. Les équipes d’entretien connaissent les mêmes réductions d’effectifs. En juin 1983, le super directeur s’en va, mais son second reste et poursuit la même politique d’économie. Les critiques de l’audit ne sont pas réellement prises en compte. La demande de SEVIN continuant à décroitre, on stoppe la production des produits de bases pour consommer à la demande ceux qui sont stockés, sans égard pour le vieillissement des installations (corrosion, rouille, dépôts) et la dégradation des produits (pas nécessairement stable sur la durée). La réponse aux craintes exprimées est « une usine qui ne fonctionne pas, n’est pas dangereuse » ! De ce fait, on arrête les systèmes de sécurité (refroidissement des stockage, tour de neutralisation, torchère, …). Ecœurés, les ingénieurs s’en vont. On parle de déplacer l’usine au Brésil pour la production chimique et en Indonésie pour la formulation. Des négociations avec les autorités indiennes qui menacent de fermer le marché indien, stoppent ce projet. 1.3 La séquence accidentelle A la veille de l’accident, la situation est la suivante :  Il y a 3 réservoirs de MIC. Les deux en exploitation sont pleins. Le réservoir de secours qui devrait être vide contient au moins 1 tonne de produit. Ces trois réservoirs devraient être réfrigérés à 0°C, mais on a retiré le fluide frigorigène et le MIC est à 25°C  Le réseau d’azote est défaillant (la pression varie sans raison)  L’épurateur (scrubber) qui devrait être en mesure de neutraliser des rejets de MIC est en panne  La torchère permettant de brûler les excès de produit, est à l’arrêt pour maintenance  Les alarmes ont été coupées car elles sonnaient trop souvent (sic) 6  D’autres matériels (comme les rideaux d’eau utiliser pour bloquer un éventuel nuage de gaz) sont eux aussi défaillants La séquence accidentelle est la suivante A 21h, une équipe d’ouvriers non qualifiés reçoit l’ordre de nettoyer à l’eau une conduite. Le chef d’équipe est absent et les consignes sont rédigées en anglais. Les ouvriers ne mettent pas en place le système anti retour qui aurait empêché à l’eau d’arriver dans le réservoir de secours. 7 L’eau entre donc dans le réservoir et réagit avec le MIC présent. Il est probable que la rouille (Fe2O3) est joué le rôle de catalyseur. Le système de réfrigération ne fonctionne pas : le MIC est à 20-25°C (au lieu de 0°C) ce qui favorise la réaction. Le balayage à l’azote est défaillant ce qui provoque régulièrement des variations de uploads/Industriel/ ts01-module-n05-arbre-de-defaillance.pdf