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Diversité et importance de l'ergonomie - Deux exemples

L'auteur remercie M. E. Messer et le professeur W. Laurig pour leur contribution aux aspects biomécaniques et de conception, et au professeur H. Stein et au Dr R. Langer pour leur aide dans les aspects physiologiques du polissage. traiter. La recherche a été financée par une subvention du Comité pour la recherche et la prévention en matière de sécurité et de santé au travail, ministère du Travail et des Affaires sociales, Israël.

La conception des bancs de travail à commande manuelle et les méthodes de travail dans l'industrie du polissage des diamants n'ont pas changé depuis des centaines d'années. Des études sur la santé au travail des polisseurs de diamants ont identifié des taux élevés de troubles musculo-squelettiques des mains et des bras, en particulier de neuropathie ulnaire au niveau du coude. Celles-ci sont dues aux fortes sollicitations musculo-squelettiques exercées sur le haut du corps dans l'exercice de ce métier à forte intensité manuelle. Une étude menée au Technion Israel Institute of Technology s'est penchée sur l'étude des aspects ergonomiques et des maladies professionnelles liées aux problèmes de sécurité chez les artisans de l'industrie du polissage des diamants. Les tâches de cette industrie, avec ses exigences élevées en mouvements de manipulation, incluent des mouvements qui nécessitent des efforts fréquents et rapides de la main. Une étude épidémiologique menée au cours des années 1989-1992 dans l'industrie israélienne du diamant a souligné que les mouvements de manipulation rencontrés dans le polissage des diamants causent très souvent de graves problèmes de santé au travailleur dans les membres supérieurs et dans le haut et le bas du dos. Lorsque de tels risques professionnels affectent les travailleurs, ils produisent une réaction en chaîne qui finit par affecter également l'économie de l'industrie.

Depuis des milliers d'années, les diamants sont des objets de fascination, de beauté, de richesse et de valeur capitale. Des artisans et des artistes habiles ont essayé, à travers les âges, de créer de la beauté en améliorant la forme et les valeurs de cette forme unique de formation de cristaux de carbone dur. Contrairement aux réalisations continues de la création artistique avec la pierre indigène et à l'émergence d'une grande industrie internationale, très peu a été fait pour améliorer certaines conditions de travail discutables. Une étude des musées du diamant en Angleterre, en Afrique du Sud et en Israël permet de tirer la conclusion historique que le lieu de travail traditionnel du polissage n'a pas changé depuis des centaines d'années. Les outils de polissage au diamant typiques, le banc de travail et les processus de travail sont décrits par Vleeschdrager (1986), et ils se sont avérés universellement communs à toutes les configurations de polissage.

L'évaluation ergonomique effectuée dans les installations de fabrication de diamants indique un grand manque de conception technique du poste de travail de polissage, ce qui provoque des maux de dos et un stress au niveau du cou et des bras en raison de la posture de travail. Une étude de micromouvement et une analyse biomécanique des modèles de mouvement impliqués dans la profession de polissage de diamants indiquent des mouvements extrêmement intenses des mains et des bras qui impliquent une accélération élevée, des mouvements rapides et un grand degré de répétitivité dans des cycles de courte durée. Une enquête sur les symptômes des polisseurs de diamants a indiqué que 45 % des polisseurs avaient moins de 40 ans, et bien qu'ils représentent une population jeune et en bonne santé, 64 % ont signalé des douleurs aux épaules, 36 % des douleurs dans le haut du bras et 27 % des douleurs. dans l'avant-bras. L'acte de polissage est effectué sous une pression importante de la « main sur l'outil » qui est appliquée à un disque de polissage vibrant.

La première description connue d'un poste de travail de polissage de diamants a été donnée en 1568 par l'orfèvre italien Benvenuto Cellini, qui a écrit : « Un diamant est frotté contre un autre jusqu'à ce que, par abrasion mutuelle, les deux prennent une forme que le polisseur qualifié souhaite obtenir. La description de Cellini aurait pu être écrite aujourd'hui : le rôle de l'opérateur humain n'a pas changé au cours de ces 400 ans. Si l'on examine les routines de travail, les outils à main et la nature des décisions impliquées dans le processus, on peut voir que la relation utilisateur-machine n'a également guère changé. Cette situation est unique parmi la plupart des industries où d'énormes changements se sont produits avec l'entrée de l'automatisation, de la robotique et des systèmes informatiques ; ceux-ci ont complètement changé le rôle du travailleur dans le monde d'aujourd'hui. Pourtant, le cycle de travail du polissage s'est avéré très similaire, non seulement en Europe, où l'artisanat du polissage a commencé, mais dans la plupart des industries du monde entier, que ce soit dans des installations de pointe aux États-Unis, en Belgique ou en Israël, spécialisées dans la géométrie de fantaisie. et des produits diamantés de valeur supérieure, ou les installations en Inde, en Chine et en Thaïlande, qui produisent généralement des formes populaires et des produits de valeur moyenne.

Le processus de polissage est basé sur le meulage du diamant brut fixé sur de la poussière de diamant liée à la surface du disque de polissage. En raison de sa dureté, seul le meulage par frottement contre un matériau carboné similaire est efficace pour manipuler la forme du diamant jusqu'à sa finition géométrique et brillante. Le matériel du poste de travail est composé de deux groupes d'éléments de base : les mécanismes du poste de travail et les outils portatifs. Le premier groupe comprend un moteur électrique, qui fait tourner un disque de polissage sur un arbre cylindrique vertical, éventuellement par un seul entraînement direct ; une table plate solide qui entoure le disque de polissage ; une banquette et une source de lumière. Les outils de travail portatifs consistent en un porte-diamant (ou soie) qui abrite la pierre brute pendant toutes les phases de polissage et est généralement tenu dans la paume gauche. L'œuvre est agrandie avec une lentille convexe qui est tenue entre les premier, deuxième et troisième doigts de la main droite et vue avec l'œil gauche. Ce mode de fonctionnement est imposé par un entraînement strict qui dans la plupart des cas ne tient pas compte de la latéralité. Pendant le travail, la polisseuse adopte une position inclinée, en appuyant le support sur le disque de meulage. Cette posture nécessite l'appui des bras sur la table de travail afin de stabiliser les mains. En conséquence, le nerf cubital est vulnérable aux lésions externes en raison de sa position anatomique. Une telle blessure est fréquente chez les polisseurs de diamants et est reconnue comme une maladie professionnelle depuis les années 1950. Le nombre de polisseurs dans le monde est aujourd'hui d'environ 450,000 75, dont environ 80 % sont situés en Extrême-Orient, principalement en Inde, qui a considérablement développé son industrie du diamant au cours des deux dernières décennies. L'acte de polissage est fait manuellement, chacune des facettes du diamant étant produite par des polisseurs formés et qualifiés par rapport à une certaine partie de la géométrie de la pierre. Les polisseurs représentent une nette majorité de la main-d'œuvre artisanale du diamant, représentant environ XNUMX % de la main-d'œuvre globale de l'industrie. Par conséquent, la plupart des risques professionnels de cette industrie peuvent être traités en améliorant le fonctionnement du poste de travail de polissage de diamants.

L'analyse des modèles de mouvement impliqués dans le polissage montre que la routine de polissage se compose de deux sous-routines : une routine plus simple appelée cycle de polissage, qui représente l'opération de polissage de base du diamant, et une plus importante appelée cycle de facettes, qui implique une inspection finale et un changement de position de la pierre dans le support. La procédure globale comprend quatre éléments de travail de base :

    1. Polissage. Il s'agit simplement de l'opération de polissage proprement dite.
    2. Inspection. Toutes les quelques secondes, l'opérateur, à l'aide d'une loupe, inspecte visuellement l'avancement de la facette polie.
    3. Ajusteurs Dopt. Un réglage angulaire est effectué sur la tête du porte-diamant (dop).
    4. Changement de pierre. L'acte de changer de facette, qui se fait en tournant le diamant d'un angle prédéterminé. Il faut environ 25 répétitions de ces quatre éléments pour polir la facette d'un diamant. Le nombre de ces répétitions dépend d'aspects tels que l'âge de l'opérateur, la dureté et les caractéristiques de la pierre, l'heure de la journée (en raison de la fatigue de l'opérateur), etc. En moyenne, chaque répétition prend environ quatre secondes. Une étude de micromouvement réalisée sur le processus de polissage et la méthodologie utilisée est donnée par Gilad (1993).

           

          Deux des éléments, le polissage et l'inspection, sont réalisés dans des postures de travail relativement statiques tandis que les actions dites « main pour polir » (H vers P) et « main pour inspecter » (H vers I) nécessitent des mouvements courts et rapides de l'épaule. , coude et poignet. La plupart des mouvements réels des deux mains sont effectués par flexion et extension du coude et pronation et supination du coude. La posture du corps (dos et cou) et tous les autres mouvements, à l'exception de la déviation du poignet, sont relativement inchangés pendant le travail normal. Le support de pierre, qui est constitué d'une tige d'acier à section carrée, est maintenu de manière à appuyer sur les vaisseaux sanguins et les os, ce qui peut entraîner une réduction du flux sanguin vers l'annulaire et les petits doigts. La main droite tient la loupe tout au long du cycle de polissage en exerçant une pression isométrique sur les trois premiers doigts. La plupart du temps, les mains droite et gauche suivent des schémas de mouvement parallèles, tandis que dans le mouvement "main pour moudre", la main gauche mène et la main droite commence à bouger après un court délai, et dans le mouvement "main pour inspecter", l'ordre est inversé. Les tâches de la main droite consistent soit à tenir la loupe contre l'œil gauche d'inspection tout en soutenant la main gauche (flexion du coude), soit à exercer une pression sur la tête du porte-diamant pour un meilleur meulage (extension du coude). Ces mouvements rapides se traduisent par des accélérations et des décélérations rapides qui aboutissent à un placement très précis de la pierre sur le disque de meulage, ce qui nécessite une grande dextérité manuelle. Il convient de noter qu'il faut de longues années pour devenir compétent au point où les mouvements de travail sont presque des réflexes intégrés exécutés automatiquement.

          À première vue, le polissage au diamant est une tâche simple et directe, et d'une certaine manière, mais cela nécessite beaucoup de compétences et d'expérience. Contrairement à toutes les autres industries, où les matières premières et transformées sont contrôlées et fabriquées selon des spécifications précises, le diamant brut n'est pas homogène et chaque cristal de diamant, grand ou petit, doit être contrôlé, catégorisé et traité individuellement. Outre les compétences manuelles nécessaires, le polisseur doit prendre des décisions opérationnelles à chaque phase de polissage. À la suite de l'inspection visuelle, des décisions doivent être prises sur des facteurs tels que la correction spatiale angulaire - un jugement tridimensionnel - la quantité et la durée de la pression à appliquer, le positionnement angulaire de la pierre, le point de contact sur le disque de meulage, entre autres . De nombreux points importants sont à considérer, le tout dans un temps moyen de quatre secondes. il est important de comprendre ce processus de prise de décision lorsque des améliorations sont conçues.

          Avant de pouvoir passer au stade où l'analyse du mouvement peut être utilisée pour définir de meilleurs critères de conception et d'ingénierie ergonomiques pour un poste de travail de polissage, il faut être conscient d'autres aspects encore impliqués dans ce système utilisateur-machine unique. En cette ère post-automatisation, nous trouvons encore la partie production de l'industrie du diamant prospère et en expansion presque épargnée par les énormes progrès technologiques réalisés au cours des dernières décennies. Alors que presque tous les autres secteurs de l'industrie ont subi des changements technologiques continus qui ont défini non seulement les méthodes de production mais aussi les produits eux-mêmes, l'industrie du diamant est restée pratiquement statique. Une raison plausible de cette stabilité peut être le fait que ni le produit ni le marché n'ont changé à travers les âges. La conception et les formes des diamants sont restées pratiquement inchangées. D'un point de vue commercial, il n'y avait aucune raison de changer le produit ou les méthodes. De plus, comme la plupart des travaux de polissage sont effectués en sous-traitance à des travailleurs individuels, l'industrie n'a eu aucun problème à réguler la main-d'œuvre, à ajuster le flux de travail et l'approvisionnement en diamants bruts en fonction des fluctuations du marché. Tant que les méthodes de production ne changent pas, le produit ne changera pas non plus. Une fois que l'utilisation d'une technologie et d'une automatisation plus avancées sera adoptée par l'industrie du diamant, le produit changera, avec une plus grande variété de formes disponibles sur le marché. Mais un diamant a toujours une qualité mystique qui le distingue des autres produits, une valeur qui peut bien diminuer lorsqu'il est considéré comme un simple autre article produit en série. Récemment cependant, les pressions du marché et l'arrivée de nouveaux centres de production, principalement en Extrême-Orient, défient les anciens centres européens établis. Celles-ci obligent l'industrie à examiner de nouvelles méthodes et systèmes de production et le rôle de l'opérateur humain.

          Lorsqu'on envisage d'améliorer le poste de polissage, il faut le considérer comme faisant partie d'un système utilisateur-machine régi par trois facteurs principaux : le facteur humain, le facteur technologique et le facteur commercial. Une nouvelle conception tenant compte des principes ergonomiques sera un tremplin vers une meilleure cellule de production au sens large, synonyme de confort sur de longues heures de travail, d'une meilleure qualité de produit et de cadences de production plus élevées. Deux approches de conception différentes ont été envisagées. L'une implique une refonte du poste de travail existant, avec le travailleur donné les mêmes tâches à effectuer. La deuxième approche consiste à examiner la tâche de polissage de manière impartiale, en visant une conception optimale de la station totale et de la tâche. Une conception totale ne doit pas être basée sur le poste de travail actuel comme entrée, mais sur la future tâche de polissage, générant des solutions de conception qui intègrent et optimisent les besoins des trois facteurs système mentionnés ci-dessus.

          À l'heure actuelle, l'opérateur humain effectue la plupart des tâches impliquées dans l'acte de polissage. Ces tâches exécutées par l'homme reposent sur le «remplissage» et l'expérience de travail. Il s'agit d'un processus psychophysiologique complexe, seulement partiellement conscient, basé sur une entrée par essais et erreurs qui permet à un opérateur d'exécuter des opérations complexes avec une bonne prédiction du résultat. Au cours de cycles de travail quotidiens périodiques de milliers de mouvements identiques, le "remplissage" se manifeste dans le fonctionnement humain-automatique de la mémoire motrice exécuté avec une grande précision. Pour chacun de ces mouvements automatiques, de minuscules corrections sont apportées en réponse aux informations reçues des capteurs humains, comme les yeux, et les capteurs de pression. Dans tout futur poste de travail de polissage de diamants, ces tâches continueront d'être effectuées d'une manière différente. Quant au matériau lui-même, dans l'industrie du diamant, contrairement à la plupart des autres industries, la valeur relative de la matière première est très élevée. Ce fait explique l'importance d'utiliser au maximum le volume du diamant brut (ou le poids de la pierre) afin d'obtenir la plus grosse pierre nette possible après le polissage. Cet accent est primordial à toutes les étapes du traitement du diamant. La productivité et l'efficacité ne se mesurent pas seulement par rapport au temps, mais aussi par la taille et la précision atteintes.

          Les quatre éléments de travail répétitifs – « polir », « inspecter à la main », « inspecter » et « polir à la main » – tels qu'exécutés dans l'acte de polissage, peuvent être classés dans les trois principales catégories de tâches : tâches motrices pour les éléments de mouvement, tâches visuelles les tâches en tant qu'éléments de détection, et le contrôle et la gestion en tant qu'éléments de contenu décisionnel. Gilad et Messer (1992) discutent des considérations de conception pour un poste de travail ergonomique. La figure 1 présente un aperçu d'une cellule de polissage avancée. Seule la construction générale est indiquée, puisque les détails d'une telle conception sont protégés en tant que "savoir-faire" professionnellement restreint. Le terme cellule de polissage est utilisé car ce système utilisateur-machine comprend une approche totalement différente du polissage des diamants. En plus des améliorations ergonomiques, le système se compose de dispositifs mécaniques et optoélectroniques qui permettent la fabrication de trois à cinq pierres en même temps. Une partie des tâches visuelles et de contrôle a été transférée aux opérateurs techniques et la gestion de la cellule de production est médiatisée via une unité d'affichage qui fournit des informations momentanées sur la géométrie, le poids et les mouvements de fonctionnement facultatifs afin de soutenir les actes de fonctionnement optimaux. Une telle conception fait avancer le poste de polissage de quelques pas vers la modernisation, incorporant un système expert et un système de contrôle visuel pour remplacer l'œil humain dans tous les travaux de routine. Les opérateurs pourront toujours intervenir à tout moment, configurer des données et porter des jugements humains sur les performances de la machine. Le manipulateur mécanique et le système expert formeront un système en boucle fermée capable d'effectuer toutes les tâches de polissage. La manutention du matériel, le contrôle de la qualité et l'approbation finale incomberont toujours à l'exploitant. A ce stade d'un système avancé, il serait approprié d'envisager l'emploi d'une technologie plus élevée telle qu'un polisseur laser. À l'heure actuelle, les lasers sont largement utilisés pour scier et tailler les diamants. L'utilisation d'un système technologiquement avancé changera radicalement la description de la tâche humaine. Le besoin de polisseurs qualifiés diminuera jusqu'à ce qu'ils ne s'occupent que du polissage de diamants plus gros et de la plus haute valeur, probablement sous supervision.

          Figure 1. Présentation schématique d'une cellule de polissage

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          Noir

          Les causes de la catastrophe de Tchernobyl de 1986 ont été diversement attribuées au personnel d'exploitation, à la direction de la centrale, à la conception du réacteur et au manque d'informations de sécurité adéquates dans l'industrie nucléaire soviétique. Cet article examine un certain nombre de défauts de conception, de lacunes opérationnelles et d'erreurs humaines qui se sont combinés dans l'accident. Il examine la séquence des événements qui ont conduit à l'accident, les problèmes de conception du réacteur et des barres de refroidissement, et le déroulement de l'accident lui-même. Il considère les aspects ergonomiques et exprime l'opinion que la cause principale de l'accident était une interaction utilisateur-machine inadéquate. Enfin, il souligne les insuffisances persistantes et souligne qu'à moins que les leçons d'ergonomie ne soient pleinement apprises, une catastrophe similaire pourrait encore se produire.

          L'histoire complète de la catastrophe de Tchernobyl n'a pas encore été révélée. Pour parler franchement, la vérité est encore voilée par des réticences intéressées, des demi-vérités, des secrets et même des mensonges. Une étude approfondie des causes de l'accident semble être une tâche très difficile. Le principal problème auquel est confronté l'enquêteur est la nécessité de reconstituer l'accident et le rôle des facteurs humains dans celui-ci sur la base des infimes informations mises à disposition pour l'étude. La catastrophe de Tchernobyl est plus qu'un accident technologique grave, une partie des raisons de la catastrophe incombent également à l'administration et à la bureaucratie. Cependant, l'objectif principal de cet article est d'examiner les défauts de conception, les lacunes opérationnelles et les erreurs humaines qui se sont combinées dans l'accident de Tchernobyl.

          Qui est à blâmer?

          Le concepteur en chef des réacteurs à eau bouillante de grande puissance à tube de force (RBMK) utilisés à la centrale nucléaire de Tchernobyl, en 1989, a présenté son point de vue sur les causes de l'accident de Tchernobyl. Il a attribué la catastrophe au fait que le personnel n'avait pas observé les bonnes procédures, ou «discipline de production». Il a souligné que les avocats enquêtant sur l'accident étaient arrivés à la même conclusion. Selon lui, "la faute incombe au personnel plutôt qu'à des défauts de conception ou de fabrication". Le directeur de recherche pour le développement du RBMK a soutenu ce point de vue. La possibilité d'une insuffisance ergonomique en tant que facteur causal n'a pas été prise en compte.

          Les opérateurs eux-mêmes ont exprimé une opinion différente. Le chef de quart de la quatrième unité, AF Akimov, lorsqu'il est décédé dans un hôpital après avoir reçu une dose de rayonnement de plus de 1,500 XNUMX rads (R) en peu de temps pendant l'accident, n'a cessé de dire à ses parents que ses actions avait été correct et il ne pouvait pas comprendre ce qui n'allait pas. Sa persévérance reflétait une confiance absolue dans un réacteur censé être totalement sûr. Akimov a également déclaré qu'il n'avait rien à reprocher à son équipage. Les opérateurs étaient sûrs que leurs actions étaient conformes à la réglementation, et celle-ci n'évoqua aucunement l'éventualité d'une explosion. (Remarquablement, la possibilité que le réacteur devienne dangereux dans certaines conditions n'a été introduite dans les règles de sécurité qu'après l'accident de Tchernobyl.) Cependant, à la lumière des problèmes de conception révélés par la suite, il est significatif que les opérateurs n'aient pas pu comprendre pourquoi l'insertion de barres dans le noyau a provoqué une explosion aussi terrible au lieu d'arrêter instantanément la réaction nucléaire comme prévu. En d'autres termes, dans ce cas, ils ont agi correctement conformément aux instructions de maintenance et à leur modèle mental du système du réacteur, mais la conception du système ne correspondait pas à ce modèle.

          Six personnes, représentant uniquement la direction de l'usine, ont été condamnées, au vu des pertes humaines, pour avoir enfreint les règles de sécurité des installations potentiellement explosives. Le président présidant le tribunal a prononcé quelques mots à l'effet de poursuivre les enquêtes à l'égard de « ceux qui n'ont pas pris de mesures pour améliorer la conception de l'usine ». Il a également évoqué la responsabilité des responsables départementaux, des collectivités territoriales et des services médicaux. Mais, en fait, il était clair que l'affaire était close. Personne d'autre n'a été tenu pour responsable de la plus grande catastrophe de l'histoire de la technologie nucléaire.

          Cependant, il est nécessaire d'enquêter sur tous les facteurs de causalité qui se sont combinés dans la catastrophe pour tirer des leçons importantes pour une exploitation future sûre des centrales nucléaires.

          Secret : le monopole de l'information dans la recherche et l'industrie

          L'échec de la relation utilisateur-machine qui a abouti à "Tchernobyl-86" peut être attribué dans une certaine mesure à la politique du secret - l'application d'un monopole de l'information - qui régissait la communication technologique dans l'establishment soviétique de l'énergie nucléaire. Un petit groupe de scientifiques et de chercheurs a reçu un droit exhaustif de définir les principes et procédures de base de l'énergie nucléaire, un monopole protégé de manière fiable par la politique du secret. En conséquence, les assurances des scientifiques soviétiques quant à la sûreté absolue des centrales nucléaires sont restées incontestées pendant 35 ans, et le secret a voilé l'incompétence des dirigeants du nucléaire civil. Incidemment, on a appris récemment que ce secret s'étendait également aux informations relatives à l'accident de Three Mile Island ; le personnel d'exploitation des centrales nucléaires soviétiques n'a pas été pleinement informé de cet accident - seuls des éléments d'information sélectionnés, qui ne contredisent pas l'opinion officielle sur la sécurité des centrales nucléaires, ont été communiqués. Un rapport sur les aspects d'ingénierie humaine de l'accident de Three Mile Island, présenté par l'auteur de cet article en 1985, n'a pas été distribué aux personnes impliquées dans la sûreté et la fiabilité des centrales nucléaires.

          Aucun accident nucléaire soviétique n'a jamais été rendu public, à l'exception des accidents survenus aux centrales nucléaires d'Arménie et de Tchernobyl (1982), qui ont été mentionnés avec désinvolture dans le journal. Pravda. En masquant le véritable état des choses (et donc en omettant d'exploiter les leçons tirées des analyses d'accidents), les dirigeants de l'industrie nucléaire la remettaient sur la voie de Tchernobyl-86, voie encore facilitée par le fait que une idée simplifiée des activités de l'exploitant avait été implantée et le risque d'exploitation des centrales nucléaires était sous-estimé.

          Comme l'a déclaré un membre du Comité d'experts d'État sur les conséquences de l'accident de Tchernobyl en 1990 : « Pour ne plus nous tromper, nous devons admettre toutes nos erreurs et les analyser. Il est essentiel de déterminer quelles erreurs étaient dues à notre inexpérience et lesquelles étaient en fait une tentative délibérée de cacher la vérité.

          L'accident de Tchernobyl de 1986

          Mauvaise planification du test

          Le 25 avril 1986, la quatrième tranche de la centrale nucléaire de Tchernobyl (Tchernobyl 4) était en cours de préparation pour un entretien de routine. Le plan était d'arrêter l'unité et de réaliser une expérience impliquant des systèmes de sécurité inopérants totalement privés d'alimentation des sources normales. Ce test aurait dû être réalisé before le démarrage initial de Tchernobyl 4. Cependant, le Comité d'État était tellement pressé de démarrer l'unité qu'il a décidé de reporter sine die certains tests « insignifiants ». Le certificat d'acceptation a été signé à la fin de 1982. Ainsi, le chef mécanicien adjoint agissait selon le plan antérieur, qui supposait une unité totalement inactive ; sa planification et le calendrier du test se sont déroulés selon cette hypothèse implicite. Ce test n'a en aucun cas été réalisé de sa propre initiative.

          Le programme de l'essai a été approuvé par le chef mécanicien. La puissance pendant l'essai était censée être générée à partir de l'énergie de ralentissement du rotor de la turbine (lors de sa rotation induite par l'inertie). Lorsqu'il est encore en rotation, le rotor fournit une production d'énergie électrique qui pourrait être utilisée en cas d'urgence. La perte totale de puissance d'une centrale nucléaire provoque l'arrêt de tous les mécanismes, y compris les pompes qui assurent la circulation du liquide de refroidissement dans le cœur, ce qui entraîne à son tour la fusion du cœur, un accident grave. L'expérience ci-dessus visait à tester la possibilité d'utiliser d'autres moyens disponibles - la rotation inertielle de la turbine - pour produire de l'énergie. Il n'est pas interdit d'effectuer de tels tests dans les installations en exploitation à condition qu'une procédure adéquate ait été élaborée et que des précautions de sécurité supplémentaires aient été élaborées. Le programme doit s'assurer qu'une alimentation électrique de secours est fournie pour toute la période d'essai. En d'autres termes, la perte de pouvoir n'est qu'implicite mais jamais actualisée. L'essai ne peut être effectué qu'après l'arrêt du réacteur, c'est-à-dire lorsque le bouton "scram" est enfoncé et que les barres absorbantes sont insérées dans le cœur. Au préalable, le réacteur doit être dans un état stable contrôlé avec la marge de réactivité précisée dans le mode opératoire, avec au moins 28 à 30 crayons absorbants insérés dans le cœur.

          Le programme approuvé par l'ingénieur en chef de la centrale de Tchernobyl ne satisfaisait à aucune des exigences ci-dessus. De plus, il a nécessité l'arrêt du système de refroidissement de secours du cœur (ECCS), compromettant ainsi la sûreté de la centrale pendant toute la période d'essai (environ quatre heures). Lors de l'élaboration du programme, les initiateurs ont pris en compte la possibilité de déclencher l'ECCS, une éventualité qui les aurait empêchés de mener à bien le test de délabrement. La méthode de purge n'était pas précisée dans le programme puisque la turbine n'avait plus besoin de vapeur. De toute évidence, les personnes impliquées ignoraient complètement la physique des réacteurs. Les dirigeants de l'énergie nucléaire comprenaient évidemment aussi des personnes également non qualifiées, ce qui expliquerait le fait que lorsque le programme ci-dessus a été soumis à l'approbation des autorités responsables en janvier 1986, il n'a jamais été commenté d'aucune façon par celles-ci. Le sentiment émoussé du danger a également apporté sa contribution. En raison de la politique de confidentialité qui entoure la technologie nucléaire, l'opinion s'est formée que les centrales nucléaires sont sûres et fiables et que leur exploitation est sans accident. L'absence de réponse officielle au programme n'a cependant pas alerté le directeur de la centrale de Tchernobyl sur la possibilité d'un danger. Il a décidé de procéder au test en utilisant le programme non certifié, même si cela n'était pas autorisé.

          Modification du programme de test

          Lors de l'exécution du test, le personnel a violé le programme lui-même, créant ainsi de nouvelles possibilités d'accident. Le personnel de Tchernobyl a commis six erreurs et violations grossières. Selon le programme, l'ECCS a été rendu inopérant, ce qui constitue l'une des erreurs les plus graves et les plus fatales. Les vannes de contrôle de l'eau d'alimentation avaient été coupées et verrouillées au préalable de sorte qu'il était impossible de les ouvrir même manuellement. Le refroidissement de secours a été délibérément mis hors service afin d'éviter un éventuel choc thermique résultant de l'entrée d'eau froide dans le cœur chaud. Cette décision reposait sur la ferme conviction que le réacteur tiendrait le coup. La « confiance » dans le réacteur a été renforcée par les dix années d'exploitation relativement sans problème de la centrale. Même un avertissement sérieux, la fusion partielle du cœur de la première unité de Tchernobyl en septembre 1982, a été ignoré.

          Selon le programme d'essais, l'arrêt du rotor devait être effectué à un niveau de puissance de 700 à 1000 MWth (mégawatts de puissance thermique). Un tel arrêt aurait dû être effectué alors que le réacteur était en cours d'arrêt, mais l'autre voie, désastreuse, a été choisie : procéder à l'essai avec le réacteur toujours en fonctionnement. Cela a été fait pour assurer la "pureté" de l'expérience.

          Dans certaines conditions de fonctionnement, il devient nécessaire de changer ou d'éteindre une commande locale des grappes de crayons absorbants. Lors de l'arrêt de l'un de ces systèmes locaux (les moyens d'y parvenir sont précisés dans la procédure de fonctionnement à faible puissance), l'ingénieur principal en contrôle-commande du réacteur tarde à corriger le déséquilibre du système de contrôle-commande. En conséquence, la puissance est tombée en dessous de 30 MWth ce qui a conduit à un empoisonnement du réacteur aux produits de fission (avec du xénon et de l'iode). Dans un tel cas, il est pratiquement impossible de rétablir des conditions normales sans interrompre le test et attendre un jour jusqu'à ce que l'empoisonnement soit surmonté. L'ingénieur en chef adjoint des opérations n'a pas voulu interrompre l'essai et, en leur criant dessus, a forcé les opérateurs de la salle de contrôle à commencer à augmenter le niveau de puissance (qui s'était stabilisé à 200 MWth). L'empoisonnement du réacteur s'est poursuivi, mais une nouvelle augmentation de puissance était inadmissible en raison de la faible marge de réactivité de fonctionnement de seulement 30 barres pour un réacteur à tube de force de grande puissance (RBMK). Le réacteur est devenu pratiquement incontrôlable et potentiellement explosif car, en tentant de vaincre l'empoisonnement, les opérateurs ont retiré plusieurs crayons nécessaires au maintien de la marge de sécurité de réactivité, rendant ainsi le système de scram inefficace. Néanmoins, il a été décidé de procéder au test. Le comportement de l'opérateur était évidemment principalement motivé par le désir de terminer le test le plus tôt possible.

          Problèmes dus à la conception inadéquate du réacteur et des crayons absorbants

          Pour mieux comprendre les causes de l'accident, il est nécessaire de souligner les défauts majeurs de conception des barres absorbantes du système de contrôle et de scram. La hauteur du noyau est de 7 m, tandis que la longueur absorbante des tiges est de 5 m avec des parties creuses de 1 m au-dessus et en dessous. Les extrémités inférieures des tiges absorbantes, qui passent sous le noyau lorsqu'elles sont complètement insérées, sont remplies de graphite. Dans une telle conception, les barres de commande pénètrent dans le coeur suivies de parties creuses d'un mètre et enfin viennent les parties absorbantes.

          À Tchernobyl 4 , il y avait au total 211 barres absorbantes, dont 205 ont été entièrement retirées. La réinsertion simultanée d'autant de crayons entraîne initialement un dépassement de réactivité (un pic d'activité de fission), puisque dans un premier temps les extrémités et les parties creuses en graphite pénètrent dans le cœur. Dans un réacteur contrôlé stable, une telle explosion n'est pas inquiétante, mais en cas de combinaison de conditions défavorables, un tel ajout peut s'avérer fatal car il conduit à un emballement rapide du réacteur à neutrons. La cause immédiate de la croissance initiale de la réactivité était l'initiation de l'ébullition de l'eau dans le cœur. Cette croissance initiale de la réactivité reflétait un inconvénient particulier : un coefficient de vide de vapeur positif, qui résultait de la conception du cœur. Ce défaut de conception est l'un des défauts à l'origine des erreurs de l'opérateur.

          De graves défauts de conception dans le réacteur et les barres absorbantes ont en fait prédéterminé l'accident de Tchernobyl. En 1975, après l'accident de l'usine de Leningrad, et plus tard, des spécialistes ont mis en garde contre la possibilité d'un autre accident en raison de lacunes dans la conception du cœur. Six mois avant la catastrophe de Tchernobyl, un inspecteur de la sécurité de la centrale de Koursk a envoyé une lettre à Moscou dans laquelle il signale au directeur de la recherche et au concepteur en chef certaines insuffisances de conception du réacteur et des barres du système de contrôle et de protection. Le Comité de surveillance de l'État pour l'énergie nucléaire, cependant, a qualifié son argument de non fondé.

          Le déroulement de l'accident lui-même

          Le cours des événements fut le suivant. Avec l'apparition de la cavitation de la pompe primaire, qui a entraîné une réduction du débit dans le cœur, le fluide de refroidissement a bouilli dans les tubes de force. Juste à ce moment, le chef de quart appuya sur le bouton du système scram. En réponse, toutes les barres de contrôle (qui avaient été retirées) et les barres de brouillage sont tombées dans le noyau. Cependant, les premiers à pénétrer dans le cœur ont été le graphite et les extrémités creuses des tiges, qui provoquent une croissance de la réactivité ; et ils sont entrés dans le cœur juste au début de la production intensive de vapeur. L'augmentation de la température à cœur produit également le même effet. Ainsi se sont conjuguées trois conditions défavorables pour le noyau. L'emballement immédiat du réacteur a commencé. Cela était principalement dû à des défauts de conception flagrants du RBMK. Il convient de rappeler ici que l'ECCS avait été rendu inopérant, verrouillé et scellé.

          Les événements qui suivirent sont bien connus. Le réacteur a été endommagé. La majeure partie du combustible, du graphite et d'autres composants du cœur ont été soufflés. Les niveaux de rayonnement à proximité de l'unité endommagée s'élevaient à 1,000 15,000 à XNUMX XNUMX R/h, bien qu'il y ait des zones plus éloignées ou abritées où les niveaux de rayonnement étaient considérablement plus faibles.

          Au début, le personnel n'a pas réalisé ce qui s'était passé et a continué à dire : « C'est impossible ! Tout a été fait correctement. »

          Considérations ergonomiques en rapport avec le rapport soviétique sur l'accident

          Le rapport présenté par la délégation soviétique à la réunion de l'Association internationale de l'énergie atomique (AIEA) à l'été 1986 donnait évidemment des informations véridiques sur l'explosion de Tchernobyl, mais un doute persiste quant à savoir si l'accent a été mis aux bons endroits et si la conception les insuffisances n'ont pas été traitées avec trop de douceur. Le rapport indiquait que le comportement du personnel était motivé par le désir de terminer le test le plus tôt possible. À en juger par les faits que le personnel a violé la procédure de préparation et d'exécution des essais, violé le programme d'essais lui-même et fait preuve de négligence lors de l'exécution du contrôle du réacteur, il semblerait que les opérateurs n'étaient pas pleinement conscients des processus se déroulant dans le réacteur et avait perdu tout sentiment de danger. Selon le rapport:

          Les concepteurs du réacteur n'ont pas prévu de systèmes de sûreté destinés à prévenir un accident en cas d'arrêt volontaire des moyens de sûreté combinés à des violations des modes opératoires car ils considéraient une telle combinaison comme peu probable. Ainsi, la cause initiale de l'accident était une violation très improbable de la procédure et des conditions d'exploitation par le personnel de la centrale.

          On sait que dans le texte initial du rapport les mots « personnel de la centrale » étaient suivis de la phrase « qui a révélé les défauts de conception du réacteur et des barres du système de commande et de protection ».

          Les concepteurs considéraient comme peu probable l'ingérence de "fous intelligents" dans le contrôle de la centrale et n'ont donc pas réussi à développer les mécanismes de sécurité techniques correspondants. Compte tenu de la phrase du rapport indiquant que les concepteurs considéraient la combinaison réelle d'événements comme peu probable, certaines questions se posent : Les concepteurs avaient-ils envisagé toutes les situations possibles associées à l'activité humaine à l'usine ? Si la réponse est positive, comment ont-ils été pris en compte dans la conception de l'usine ? Malheureusement, la réponse à la première question est négative, laissant les zones d'interaction utilisateur-machine indéterminées. En conséquence, la formation d'urgence sur site et la formation théorique et pratique ont été réalisées principalement dans le cadre d'un algorithme de contrôle primitif.

          L'ergonomie n'a pas été utilisée lors de la conception des systèmes de contrôle-commande assistés par ordinateur et des salles de contrôle des centrales nucléaires. Exemple particulièrement grave, un paramètre essentiel révélateur de l'état du cœur, à savoir le nombre de barres du système de contrôle et de protection dans le cœur, a été affiché sur le tableau de commande de Tchernobyl 4 d'une manière inappropriée pour la perception et la compréhension. Cette insuffisance n'a été surmontée que par l'expérience de l'opérateur dans l'interprétation des affichages.

          Les erreurs de calcul du projet et l'ignorance des facteurs humains avaient créé une bombe à retardement. Il convient de souligner que le défaut de conception du cœur et du système de contrôle a servi de base fatale à d'autres actions erronées des opérateurs, et que la principale cause de l'accident était donc la conception inadéquate de l'interaction utilisateur-machine. Les enquêteurs de la catastrophe ont appelé au "respect de l'ingénierie humaine et de l'interaction homme-machine, c'est la leçon que Tchernobyl nous a apprise". Malheureusement, il est difficile d'abandonner les anciennes approches et la pensée stéréotypée.

          Dès 1976, l'académicien PL Kapitza semblait prévoir une catastrophe pour des raisons qui auraient pu être pertinentes pour empêcher un Tchernobyl, mais ses inquiétudes ne se sont manifestées qu'en 1989. En février 1976, US Nouvelles et World Report, un magazine d'information hebdomadaire, a publié un reportage sur l'incendie de la centrale nucléaire de Browns Ferry en Californie. Kapitza était tellement préoccupé par cet accident qu'il en parlait dans son propre rapport, « Problèmes mondiaux et énergie », remis à Stockholm en mai 1976. Kapitza disait notamment :

          L'accident a mis en évidence l'insuffisance des méthodes mathématiques utilisées pour calculer la probabilité de tels événements, ces méthodes ne tenant pas compte de la probabilité due aux erreurs humaines. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire de prendre des mesures pour éviter que tout accident nucléaire ne prenne une tournure désastreuse.

          Kapitza a tenté de publier son article dans le magazine Nauka et Zhizn (Science et Vie), mais l'article est rejeté au motif qu'il ne convient pas « d'effrayer le public ». Le magazine suédois Ambio avait demandé à Kapitza son article mais, à la longue, ne l'a pas publié non plus.

          L'Académie des sciences a assuré à Kapitza qu'il ne pouvait y avoir de tels accidents en URSS et, en tant que "preuve" ultime, lui a donné les règles de sécurité pour les centrales nucléaires qui viennent d'être publiées. Ces règles contenaient, par exemple, des éléments tels que « 8.1. Les actions du personnel en cas d'accident nucléaire sont déterminées par la procédure de prise en charge des conséquences de l'accident » !

          Après Tchernobyl

          Conséquence directe ou indirecte de l'accident de Tchernobyl, des mesures sont élaborées et mises en œuvre pour garantir l'exploitation sûre des centrales nucléaires actuelles et pour améliorer la conception et la construction des futures. En particulier, des mesures ont été prises pour rendre le système de brouillage plus rapide et exclure toute possibilité qu'il soit délibérément éteint par le personnel. La conception des tiges absorbantes a été modifiée et elles ont été rendues plus nombreuses.

          De plus, la procédure pré-Tchernobyl pour conditions anormales ordonnait aux opérateurs de maintenir le réacteur en fonctionnement, alors que selon la procédure actuelle, le réacteur doit être arrêté. De nouveaux réacteurs qui, fondamentalement, sont en fait intrinsèquement sûrs sont en cours de développement. De nouveaux domaines de recherche sont apparus, ignorés ou inexistants avant Tchernobyl, notamment l'analyse probabiliste de sûreté et les bancs d'essais expérimentaux de sûreté.

          Cependant, selon l'ancien ministre soviétique de l'énergie nucléaire et de l'industrie, V. Konovalov, le nombre de pannes, d'arrêts et d'incidents dans les centrales nucléaires est toujours élevé. Des études montrent que cela est principalement dû à la mauvaise qualité des composants livrés, à des erreurs humaines et à des solutions inadéquates des organismes de conception et d'ingénierie. La qualité des travaux de construction et d'installation laisse également à désirer.

          Diverses modifications et changements de conception sont devenus une pratique courante. En conséquence, et en combinaison avec une formation inadéquate, les qualifications du personnel d'exploitation sont faibles. Le personnel doit améliorer ses connaissances et ses compétences dans le cadre de son travail, en fonction de son expérience dans l'exploitation de l'usine.

          Les leçons d'ergonomie restent à tirer

          Même le système de contrôle de sécurité le plus efficace et le plus sophistiqué ne parviendra pas à assurer la fiabilité de la centrale si les facteurs humains ne sont pas pris en compte. Des travaux sont en cours de préparation pour la formation professionnelle du personnel de l'Institut scientifique et de recherche de toute l'Union sur les centrales nucléaires, et il est prévu d'intensifier considérablement cet effort. Il faut cependant admettre que l'ingénierie humaine ne fait toujours pas partie intégrante de la conception, de la construction, des essais et de l'exploitation des centrales.

          L'ancien ministère de l'énergie nucléaire de l'URSS a répondu en 1988 à une enquête officielle selon laquelle, dans la période 1990-2000, il n'y avait pas besoin de spécialistes en génie humain ayant fait des études secondaires et supérieures car il n'y avait pas de demandes correspondantes pour ce personnel des centrales et entreprises nucléaires.

          Pour résoudre bon nombre des problèmes mentionnés dans cet article, il est nécessaire de mener une recherche et un développement combinés impliquant des physiciens, des concepteurs, des ingénieurs industriels, du personnel d'exploitation, des spécialistes de l'ingénierie humaine, de la psychologie et d'autres domaines. L'organisation d'un tel travail commun comporte de grandes difficultés, notamment la persistance du monopole de certains scientifiques et groupes de scientifiques sur la « vérité » dans le domaine de l'énergie nucléaire et le monopole du personnel d'exploitation sur les informations concernant le fonctionnement des centrales nucléaires. Sans informations complètes disponibles, il est impossible de poser un diagnostic d'ingénierie humaine d'une centrale nucléaire et, si nécessaire, de proposer des moyens d'éliminer ses lacunes ainsi que de développer un système de mesures pour prévenir les accidents.

          Dans les centrales nucléaires de l'ex-Union soviétique, les moyens actuels de diagnostic, de contrôle et d'informatisation sont loin des standards internationaux reconnus ; les méthodes de contrôle des plantes sont inutilement compliquées et déroutantes ; il n'y a pas de programmes avancés de formation du personnel ; il y a une mauvaise prise en charge du fonctionnement de l'usine par les concepteurs et des formats très obsolètes pour les manuels d'exploitation.

          Conclusions

          En septembre 1990, après de nouvelles enquêtes, deux anciens employés de Tchernobyl ont été libérés de prison avant la fin de leur mandat. Quelque temps plus tard, tout le personnel d'exploitation emprisonné a été libéré avant l'heure fixée. De nombreuses personnes impliquées dans la fiabilité et la sûreté des centrales nucléaires pensent maintenant que le personnel avait agi correctement, même si ces actions correctes ont entraîné l'explosion. Le personnel de Tchernobyl ne peut être tenu responsable de l'ampleur inattendue de l'accident.

          Pour tenter d'identifier les responsables de la catastrophe, le tribunal s'est principalement appuyé sur l'avis de spécialistes techniques qui, en l'occurrence, étaient les concepteurs de la centrale nucléaire de Tchernobyl. À la suite de cette une autre leçon importante de Tchernobyl est apprise : tant que le principal document juridique utilisé pour identifier la responsabilité des catastrophes dans des établissements aussi complexes que les centrales nucléaires est quelque chose comme des instructions de maintenance produites et modifiées exclusivement par les concepteurs de ces établissements, il est trop difficile techniquement de trouver les véritables raisons des catastrophes, ainsi que de prendre toutes les précautions nécessaires pour les éviter.

          De plus, la question demeure de savoir si le personnel d'exploitation doit suivre strictement les instructions de maintenance en cas de sinistre ou s'il doit agir selon ses connaissances, son expérience ou son intuition, qui peut même contredire les instructions ou être inconsciemment associée à la menace de punition sévère.

          Force est de constater, à regret, que la question « Qui est coupable de l'accident de Tchernobyl ? n'a pas été éclairci. Les responsables doivent être recherchés parmi les politiciens, les physiciens, les administrateurs et les opérateurs, ainsi que parmi les ingénieurs de développement. Condamner de simples « aiguilleurs » comme dans l'affaire de Tchernobyl, ou demander à des membres du clergé de sanctifier les centrales nucléaires avec de l'eau bénite, comme cela a été fait avec l'unité en proie à l'incident à Smolensk en 1991, ne peut pas être la bonne mesure pour assurer un fonctionnement sûr et fiable des centrales nucléaires.

          Ceux qui considèrent que la catastrophe de Tchernobyl n'est qu'une nuisance malheureuse d'un genre qui ne se reproduira plus jamais, doivent se rendre compte qu'une caractéristique humaine fondamentale est que les gens font des erreurs - non seulement le personnel d'exploitation mais aussi les scientifiques et les ingénieurs. Ignorer les principes ergonomiques des interactions utilisateur-machine dans n'importe quel domaine technique ou industriel entraînera des erreurs plus fréquentes et plus graves.

          Il est donc nécessaire de concevoir des installations techniques telles que les centrales nucléaires de manière à ce que d'éventuelles erreurs soient découvertes avant qu'un accident grave ne se produise. De nombreux principes ergonomiques ont été dérivés en essayant d'éviter les erreurs en premier lieu, par exemple dans la conception des indicateurs et des commandes. Cependant, encore aujourd'hui, ces principes sont violés dans de nombreuses installations techniques du monde entier.

          Le personnel d'exploitation des installations complexes doit être hautement qualifié, non seulement pour les opérations de routine, mais aussi pour les procédures nécessaires en cas d'écart par rapport à l'état normal. Une bonne compréhension de la physique et des technologies impliquées aidera le personnel à mieux réagir dans des conditions critiques. De telles qualifications ne peuvent être obtenues que par une formation intensive.

          Les améliorations constantes des interfaces utilisateur-machine dans toutes sortes d'applications techniques, souvent à la suite d'accidents mineurs ou majeurs, montrent que le problème des erreurs humaines et donc de l'interaction utilisateur-machine est loin d'être résolu. Une recherche ergonomique continue et l'application conséquente des résultats obtenus visant à fiabiliser l'interaction utilisateur-machine sont nécessaires, en particulier avec des technologies à fort pouvoir destructeur, comme le nucléaire. Tchernobyl est un avertissement sévère de ce qui peut arriver si les gens – scientifiques et ingénieurs, mais aussi administrateurs et politiques – négligent la nécessité d'inclure l'ergonomie dans le processus de conception et d'exploitation d'installations techniques complexes.

          Hans Blix, directeur général de l'AIEA, a souligné ce problème avec une comparaison importante. On a dit que le problème de la guerre était beaucoup trop grave pour être laissé aux seuls généraux. Blix a ajouté « que les problèmes de l'énergie nucléaire sont beaucoup trop graves pour les laisser aux seuls experts nucléaires ».

           

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