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Plate-forme de calcul
 de radioprotection
SALOME-PANTHERE

  Journée utilisateurs
       SALOME


15 novembre 2011 – INSTN-Saclay
M. LONGEOT (EDF/SEPTEN/TE/RP)
M. ZWEERS (EDF/R&D/Sinetics)
Sommaire


                                                        1. Contexte et caractéristiques PANTHEREV2
                                                        2. Échéances industrielles (2012-13)

                                                        3. Acteurs de PANTHEREV2 – Architecture logiciel
                                                        4. Développements EDF/R&D
                                                        5. Démo Module PANTHEREV2
                                                        6. Conclusions




2 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Introduction et Contexte PANTHEREV2 (1/2)
• PANTHERE : Prévision & ANalyses Théoriques de
l’Exposition dans les REacteurs
             Logiciel de calculs de doses pour des scènes 3D complexes


• Evaluation des doses
       •   Obligations réglementaires
              Dosimétrie opérationnelle active et passive
              Prévisionnel dosimétrique

           Moyens et méthodes
              Le retour d’expérience
              Mesures en conditions réelles
              Organisation, démarche ALARA
              Outils d’aide à la décision
3 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Introduction et contexte PANTHEREV2 (2/2)
• Utilisation : - études de conception;
                           - Chantiers ALARA.
                           - Qualification des matériels en conditions accidentelles, …

• Utilisateurs : environ 60 utilisateurs dans les ingénieries EDF:
UTO, CNEN, SEPTEN, CIDEN, CIPN et leurs BEP.

Historique

• PanthereV1: (exploitation jusqu’en 2012+)
-> Développé et qualifié depuis 12 ans au SEPTEN
   - Code plus développé (dernière version Panthere v1.7).

• PanthereV2: (mise en exploitation en 2012) – Projet Panach2_2010-12+
     •   une géométrie 3D
     •   une IHM "métier" et BDD uniques intégrant
         tous les codes de RP utilisés par EDF:
             Narmer (γ), Doberman (β), Tripoli (γ de référence et neutron)
 4 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Objectifs et fonctionnalités de PANTHERE
• Les études de radioprotection; consistent en:
 •   Calculs de débit de doses
      ("flux de particules" x "fonction réponse");
 •   Estimation de la dosimétrie d’une intervention
     (en prenant en compte les temps d’exposition (VTE) aux postes de travail);
 •   Application du principe ALARA
     (définition du scénario "optimal" minimisant l’exposition pour un coût donné).

• Périmètre fonctionnel de PANTHERE :
 •   une géométrie 3D
 •   des données « métier » (matériaux, sections efficaces);
 •   des sources de rayonnements gamma, bêta, neutron (spectre et activité);
 •   des points/zones d’intérêt
 •   des fonctions réponses: DED H*(10); Fluence énergétique; Kerma dans l’air.


 5 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Méthode et caractéristiques de PANTHEREV2
• IHM "métier" développée à partir de la plate-forme SALOME
      •   Pre-traitement:
            "Passerelle" facilitant l’import de modèles CAO (SolidWorks p.ex).
      •   Post-traitement:
            • tableurs résultats intégrés;
            • fonction de calage des sources par rapport à des mesures sur site (en cours);
            • Zoning 3D et isodoses.



• Noyaux de calcul (Narmer, Doberman et à terme Tripoli):

      •   utilisant la méthode d’atténuation en ligne droite avec facteur de
           build-up multicouches (méthode SERMA);

      •   calculant les contributions au DED des:
           a) flux directs; b) flux réfléchis; c) par « effet de ciel »;

      •   "Libcad": bibliothèque de poursuite géométrique d’EDF/R&D.

• Base de données MySQL pour la gestion partagée et administrée des
 6 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Projet Panach2 (2012-13)
                                   Échéances industrielles
Actuellement, PANTHEREV2.3 -> version de pré-exploitation.
Evolutions notables futures:

• Mai 2012: PANTHERE V2.4 mise en exploitation dans les ingénieries EDF avec:

      •Tuyauteries et objets extrudés simples: import CAO "semi-auto"
        depuis Solidworks;
      • Evolutions SALOME (Nepal2) intégrées:
          • Drag & Drop dans l’arbre objet.


• Nov. 2012: PANTHERE V2.4.y dans les ingénieries EDF:

      • Robustesse industrielle pour commercialisation.
      • Evolutions SALOME (Nepal2) intégrées:

            mise au premier plan des filaires des objets, …

• 2013: PANTHERE V2.5 dans les ingénieries EDF:
 7 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
ARCHITECTURE DE PANTHEREV2

                                   Modeleur CAO
          EDF/R&D                  (Solidworks, p.ex)




         SALOME V6® et ses                                                   Solveur
             modules                                                        Doberman
                        Module GEOM,            Fichier       LIBCAD
    IHM PANTHERE           VISU,              d’échange
                                                                               Solveur
         V2                TRIPOLI                                            NARMER


   BDD MySQLV5                                                                    Tripoli
(gestion administrée)

                          C-S                                          CEA
                                                                     (pilotage tech. Sinetics)

   EDF/SEPTEN           - coordination développements;
                        - recette, validation, qualification, distribution produit final.
ARCHITECTURE


          Forte utilisation de Salomé pour IHM (pre et post traitement)
          Faible utilisation de Salomé pour calcul

                               Raisons historiques


        Améliorations prévues :
        • Initialisation du noyau pilotée par l’IHM
          (au lieu de passer par un fichier d’échange)
        • Utilisation de Salomé Jobmanager pour
          calcul distribué



9 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Pré-processeur du module PANTHEREV2
             Import CAO
1 : export dédié (SolidWorks)
Pré-processeur du module PANTHEREV2
             Import CAO
2 : import
Pré-processeur du module PANTHEREV2
                                                         Icônes du module PanthereV2




12 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Post-processeur du module PANTHEREV2
        Exemple du zoning/isodoses




13 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
DEMO du Module PANTHEREV2




14 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Module PANTHEREV2 dans SALOME
                         Conclusions
Axes de progrès notables

      •   IHM et base de données communes pour tous types de rayonnements (β, γ, …)

      •   Import de fichiers Solidworks facilité; fonctionnalités CAO

      •   Intégration des avancées R&D (méthodes de lancer de rayons, …)

      •   Performances d’affichage avec plusieurs milliers d’objets

      •   Volonté EDF d’essaimer SALOME_PANTHERE.




 15 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Noyau ponctuel d’atténuation                                       Solveur NARMER
                                                                                        (CEA/SERMA)
                    en ligne droite avec Build-up

                                                                              φ (direct + indirect)
 facteur d’accumulation ou build-up :                                    B=                         >1
                                                                                   φ (direct )

 Volume                                                                                                         Rayons γ direct
 source
                                                                                                                Rayons γ indirect
émettrice
 gamma
                                                         écran                Point de calcul


                          Méthode de Monte Carlo d’intégration des sources avec importance
                                             Pré-calcul analytique sur le maillage ⇒ densité de probabilité
                                          Répartition du nombre de rayons lancés : Nbrayons l,m,n
                                          Calcul « simple » des DED résultant de chacune des mailles
                                           (l,m,n)
                                          Sommation des différentes mailles
                                                                                       {
                                                                                         ∑V
                                                                                          }
                                                                                       ( l, m,n )
                                                                                                    S l,m,n   .DEDunitaire,E
                                                                                                                  P,S l,m,n

                           dV = (dρ, ρ. dθ , dz)                        DED P,S,E =
                                                                            unitaire

                                                                                                              VS
16 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
Méthode de calcul
                                Noyau ponctuel d’atténuation
                                en ligne droite avec Build-up
                                                                     x
            Volume
            source
                                          Σx (distance source/point)
           émettrice
            gamma                                        Rayons γ                           Point de calcul
                                                                     écran
          homogène
          et isotrope


                                                                                 ∑ μ i  E .x i
                                                                                 −      
                                                                                        
                                                                             e       i
                DED         unitaire
                            P,S,E       = FD(E).∫∫∫ B( E, { M i , x i } ).                   2
                                                                                                   dV
                                                         S
                                                                             4π ∑ x i 
                                                                                      
                                                                               i      
 FD(E)                    : facteur de conversion du flux en débit de dose à l’énergie E

 {Mi, xi}                 : ensemble des milieux traversés (nature et épaisseur)

 B(E, {Mi, xi}) : facteur d’accumulation ou Build-up (gamma diffusé)
17 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011

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Jus 2011 - Salome - Panthere

  • 1. Plate-forme de calcul de radioprotection SALOME-PANTHERE Journée utilisateurs SALOME 15 novembre 2011 – INSTN-Saclay M. LONGEOT (EDF/SEPTEN/TE/RP) M. ZWEERS (EDF/R&D/Sinetics)
  • 2. Sommaire 1. Contexte et caractéristiques PANTHEREV2 2. Échéances industrielles (2012-13) 3. Acteurs de PANTHEREV2 – Architecture logiciel 4. Développements EDF/R&D 5. Démo Module PANTHEREV2 6. Conclusions 2 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 3. Introduction et Contexte PANTHEREV2 (1/2) • PANTHERE : Prévision & ANalyses Théoriques de l’Exposition dans les REacteurs Logiciel de calculs de doses pour des scènes 3D complexes • Evaluation des doses • Obligations réglementaires Dosimétrie opérationnelle active et passive Prévisionnel dosimétrique Moyens et méthodes Le retour d’expérience Mesures en conditions réelles Organisation, démarche ALARA Outils d’aide à la décision 3 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 4. Introduction et contexte PANTHEREV2 (2/2) • Utilisation : - études de conception; - Chantiers ALARA. - Qualification des matériels en conditions accidentelles, … • Utilisateurs : environ 60 utilisateurs dans les ingénieries EDF: UTO, CNEN, SEPTEN, CIDEN, CIPN et leurs BEP. Historique • PanthereV1: (exploitation jusqu’en 2012+) -> Développé et qualifié depuis 12 ans au SEPTEN - Code plus développé (dernière version Panthere v1.7). • PanthereV2: (mise en exploitation en 2012) – Projet Panach2_2010-12+ • une géométrie 3D • une IHM "métier" et BDD uniques intégrant tous les codes de RP utilisés par EDF: Narmer (γ), Doberman (β), Tripoli (γ de référence et neutron) 4 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 5. Objectifs et fonctionnalités de PANTHERE • Les études de radioprotection; consistent en: • Calculs de débit de doses ("flux de particules" x "fonction réponse"); • Estimation de la dosimétrie d’une intervention (en prenant en compte les temps d’exposition (VTE) aux postes de travail); • Application du principe ALARA (définition du scénario "optimal" minimisant l’exposition pour un coût donné). • Périmètre fonctionnel de PANTHERE : • une géométrie 3D • des données « métier » (matériaux, sections efficaces); • des sources de rayonnements gamma, bêta, neutron (spectre et activité); • des points/zones d’intérêt • des fonctions réponses: DED H*(10); Fluence énergétique; Kerma dans l’air. 5 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 6. Méthode et caractéristiques de PANTHEREV2 • IHM "métier" développée à partir de la plate-forme SALOME • Pre-traitement: "Passerelle" facilitant l’import de modèles CAO (SolidWorks p.ex). • Post-traitement: • tableurs résultats intégrés; • fonction de calage des sources par rapport à des mesures sur site (en cours); • Zoning 3D et isodoses. • Noyaux de calcul (Narmer, Doberman et à terme Tripoli): • utilisant la méthode d’atténuation en ligne droite avec facteur de build-up multicouches (méthode SERMA); • calculant les contributions au DED des: a) flux directs; b) flux réfléchis; c) par « effet de ciel »; • "Libcad": bibliothèque de poursuite géométrique d’EDF/R&D. • Base de données MySQL pour la gestion partagée et administrée des 6 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 7. Projet Panach2 (2012-13) Échéances industrielles Actuellement, PANTHEREV2.3 -> version de pré-exploitation. Evolutions notables futures: • Mai 2012: PANTHERE V2.4 mise en exploitation dans les ingénieries EDF avec: •Tuyauteries et objets extrudés simples: import CAO "semi-auto" depuis Solidworks; • Evolutions SALOME (Nepal2) intégrées: • Drag & Drop dans l’arbre objet. • Nov. 2012: PANTHERE V2.4.y dans les ingénieries EDF: • Robustesse industrielle pour commercialisation. • Evolutions SALOME (Nepal2) intégrées: mise au premier plan des filaires des objets, … • 2013: PANTHERE V2.5 dans les ingénieries EDF: 7 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 8. ARCHITECTURE DE PANTHEREV2 Modeleur CAO EDF/R&D (Solidworks, p.ex) SALOME V6® et ses Solveur modules Doberman Module GEOM, Fichier LIBCAD IHM PANTHERE VISU, d’échange Solveur V2 TRIPOLI NARMER BDD MySQLV5 Tripoli (gestion administrée) C-S CEA (pilotage tech. Sinetics) EDF/SEPTEN - coordination développements; - recette, validation, qualification, distribution produit final.
  • 9. ARCHITECTURE Forte utilisation de Salomé pour IHM (pre et post traitement) Faible utilisation de Salomé pour calcul Raisons historiques Améliorations prévues : • Initialisation du noyau pilotée par l’IHM (au lieu de passer par un fichier d’échange) • Utilisation de Salomé Jobmanager pour calcul distribué 9 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 10. Pré-processeur du module PANTHEREV2 Import CAO 1 : export dédié (SolidWorks)
  • 11. Pré-processeur du module PANTHEREV2 Import CAO 2 : import
  • 12. Pré-processeur du module PANTHEREV2 Icônes du module PanthereV2 12 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 13. Post-processeur du module PANTHEREV2 Exemple du zoning/isodoses 13 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 14. DEMO du Module PANTHEREV2 14 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 15. Module PANTHEREV2 dans SALOME Conclusions Axes de progrès notables • IHM et base de données communes pour tous types de rayonnements (β, γ, …) • Import de fichiers Solidworks facilité; fonctionnalités CAO • Intégration des avancées R&D (méthodes de lancer de rayons, …) • Performances d’affichage avec plusieurs milliers d’objets • Volonté EDF d’essaimer SALOME_PANTHERE. 15 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 16. Noyau ponctuel d’atténuation Solveur NARMER (CEA/SERMA) en ligne droite avec Build-up φ (direct + indirect) facteur d’accumulation ou build-up : B= >1 φ (direct ) Volume Rayons γ direct source Rayons γ indirect émettrice gamma écran Point de calcul Méthode de Monte Carlo d’intégration des sources avec importance  Pré-calcul analytique sur le maillage ⇒ densité de probabilité  Répartition du nombre de rayons lancés : Nbrayons l,m,n  Calcul « simple » des DED résultant de chacune des mailles (l,m,n)  Sommation des différentes mailles { ∑V } ( l, m,n ) S l,m,n .DEDunitaire,E P,S l,m,n dV = (dρ, ρ. dθ , dz) DED P,S,E = unitaire VS 16 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011
  • 17. Méthode de calcul Noyau ponctuel d’atténuation en ligne droite avec Build-up x Volume source Σx (distance source/point) émettrice gamma Rayons γ Point de calcul écran homogène et isotrope ∑ μ i  E .x i −     e i DED unitaire P,S,E = FD(E).∫∫∫ B( E, { M i , x i } ). 2 dV S 4π ∑ x i    i  FD(E) : facteur de conversion du flux en débit de dose à l’énergie E {Mi, xi} : ensemble des milieux traversés (nature et épaisseur) B(E, {Mi, xi}) : facteur d’accumulation ou Build-up (gamma diffusé) 17 – SEPTEN – Journée utilisateurs SALOME – 15/11/2011

Notas del editor

  1. Anticiper l’obsolescence de PANTHEREV1
  2. Fluence énergétique: (m -2 .s -1 ); Kerma dans l’air (Gy/h) -> somme des énergies créées dans le milieu Dose absorbée (Gy/h) -> somme des énergies au sein du milieu DED: H T = W R D (Sv/h) Débit de dose efficace: E = W T H T (Sv/h) avec W T un facteur de pondération tissulaire
  3. - Panthere permet un traitement rapide et simultané d’un grand nombre d’objets, de sources et de points de calcul. - Pour PanthereV2, des développements sont en cours pour l’importation direct de modèles SW dans Panthere.
  4. CEA: fiche d’actions GGP-EGCR Narmer et Tripoli C-S: également TMAE de Doberman et PanthereV2.
  5. 12 mars 2012 Groupe EDF
  6. 12 mars 2012 Groupe EDF