Contribution à la caractérisation a priori de la criticité et de la cinétique d’un emballement thermique en vue de l’amélioration de la sécurité du stockage de solides thermiquement instables

International audienceContribution à la caractérisation a priori de la criticité et de la cinétique d'un emballement thermique en vue de l'amélioration de la sécurité du stockage de solides thermiquement instables. ZOGHLAMI MOSRATI Henda a , LAURENT André b et CORRIOU Jean-Pierre b a Equipe de Recherche en Physico chimie et Biotechnologie (ERPCB) EA 3914 IUT-UFR Sciences Boulevard Résumé Directement inspirée des retours d'expérience qui ont suivi les catastrophes technologiques et naturelles récentes, la loi n°2003-699 du 30 juillet 2003, dite « Loi Risques », associée à plusieurs décrets, arrêtés et circulaires, a entre autres introduit un complément à la réglementation existante sur les études des dangers en insistant sur les notions de « probabilité » et de « cinétique » pour caractériser les accidents majeurs susceptibles de se produire, en plus de la classique gravité de leurs conséquences potentielles. Concernant la cinétique, il faut que l'étude de dangers présente :-l'adéquation de la cinétique de mise en oeuvre des barrières de sécurité et de la cinétique des scénarios conduisant aux accidents majeurs potentiels ;-des éléments de cinétique de déroulement des accidents (incluant la cinétique d'apparition et d'évolution du phénomène dangereux ainsi que celle de l'atteinte des intérêts et de la durée de leur exposition et la propagation de leurs effets) pour juger de la possibilité de protection des enjeux dans le cadre d'un plan d'urgence externe. Ces nouvelles dispositions présentent en réalité certaines difficultés d'application pour qualifier et quantifier la nouvelle notion de cinétique. Le présent travail propose d'apporter sous cet angle des éléments d'amélioration à la connaissance du phénomène dangereux que constitue l'emballement thermique généré potentiellement lors du stockage de substances thermiquement instables. De nombreux modèles stationnaires de prévision d'emballement thermique (Semenov, Frank-Kamenetski, Thomas…) sont proposés dans la littérature. En raison de leurs hypothèses simplificatrices, ces modèles, pourtant très utilisés, ne fournissent aucun renseignement sur l'historique de l'auto-échauffement du système permettant de prévoir le temps nécessaire pour répondre en urgence à une dérive. Par ailleurs l'absence de la prise en compte de l'influence de la température sur les paramètres d'évaluation des échanges thermiques entre la frontière du stockage et le milieu ambiant engendre une incertitude sur les limites des zones d'instabilité et de criticité du système. L'analyse du comportement thermique en régime transitoire s'avère indispensable pour compléter les résultats classiques précédents, estimer le profil de la montée adiabatique en température et le temps d'induction de l'approche de la température adiabatique maximale et ainsi mieux caractériser l'aptitude du système à l'emballement, dont la fiabilité de prédiction doit être actuellement améliorée pour répondre aux nouvelles exigences de l'étude de danger. Cette étude montre que la prise en compte de l'influence de la température sur les paramètres de transfert thermique et de conditions aux limites plus réalistes lors de la résolution des différentes équations des bilans impliqués dans le comportement du stockage permet de mieux préciser la criticité et la cinétique d'apparition et de déroulement de l'emballement sur l'exemple d'un stockage de liège