Sécurité : mieux évaluer le risque sismique

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2 mai, 2024

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Par Unité HSEDépartement SCE

Le CERN est situé dans un environnement géologique particulièrement complexe, qui plus est dans une région où l'activité sismique n'est pas négligeable. Les événements sismiques d'une certaine magnitude sont susceptibles de causer des dommages importants ou de provoquer des pannes d'équipements, ce qui constitue naturellement un risque pour le personnel et les biens.

Les infrastructures de recherche complexes telles que celles du CERN sont dotées de technologies et d'équipements uniques en leur genre, nichés dans les profondeurs du sous-sol. L'absence de réglementation pour les systèmes structurels ou l'infrastructure souterraine, et donc de procédure établie pour la réalisation d'évaluations du risque sismique, est source de défis inédits. En ce qui concerne la radioprotection, l'approche consiste souvent à utiliser des blocs de haute densité pour atteindre le niveau de blindage requis, une solution qui n'est pas réglementée par des normes européennes ou suisses.

Exemples de configurations de blocs de béton au CERN : blindage de la ligne de faisceau dans des tranchées de la plateforme neutrino (à gauche) et dans l'installation de la zone Est du Synchrotron à protons (à droite). (Image: CERN)

Pour y remédier et identifier des solutions réalisables, l'unité HSE du CERN et les départements SCE et BE mènent depuis trois ans des recherches spécifiques, en collaboration avec l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), l'Institut de technologie de Californie (California Institute of Technology - Caltech), l'Université de Montpellier et le Centre européen de formation et de recherche en génie sismique (EUCENTRE). Ensemble, ils ont mené à l'EUCENTRE des tests sismiques grandeur réelle sur une grande table vibrante afin d'observer le comportement dynamique de blocs de béton empilés. Les modèles numériques ont été étalonnés à l'aide des données de test, ce qui a permis de simuler au CERN le comportement sismique de configurations de blocs réelles. Ces recherches ont donné lieu à une nouvelle méthodologie pour l'évaluation du risque sismique de ce type de structure, actuellement appliquée de façon régulière dans le PS, le SPS et le complexe LHC notamment. Elles ont en outre débouché sur une procédure claire d'étalonnage des modèles numériques, ainsi que sur une méthode et un processus d'évaluation des risques qui seront appliqués aux futures configurations de blocs dans les nouvelles expériences et installations qui seront construites au CERN.

Des tests sur table vibrante ont été réalisés à l'EUCENTRE, à Pavie (Italie). L'image de gauche montre les détails géométriques (dimensions en mm) du spécimen (image du milieu). L'image de droite représente les accélérogrammes testés, qui sont compatibles avec les exigences en matière de conception sismique pour plusieurs bâtiments ordinaires en Suisse. (Image: CERN)

Ces résultats ont récemment été récompensés par le prix « Best Paper Award 2023 » décerné par la revue Engineering Structures pour l'article intitulé « Shaking table tests for seismic stability of stacked concrete blocks used for radiation shielding » (tests sur table vibrante pour évaluer la stabilité sismique des blocs de béton empilés utilisés pour le blindage contre les rayonnements). Selon Marco Andreini, ingénieur en structures expérimenté au sein du groupe HSE-OHS, « ce prix reconnaît l'importance et l'impact de notre travail, non seulement pour le CERN, mais aussi pour d'autres infrastructures complexes similaires dans le monde entier ».

Concernant l'avenir, nous espérons que cette nouvelle approche pourra être adoptée par d'autres grandes infrastructures de recherche et au-delà.

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