Continuous crystallization of ultra-fine energetic particles by the Flash-Evaporation Process

par Benedikt Risse

Thèse de doctorat en Génie des Procédés et des Produits

Sous la direction de Hervé Muhr et de Denis Spitzer.

Le président du jury était Edouard Plasari.

Le jury était composé de Ernst-Christian Koch.

Les rapporteurs étaient Thomas Klapötke, Ulrich Trägner.

  • Titre traduit

    Cristallisation continue des particules énergétiques ultra-fines par Évaporation-Flash


  • Résumé

    Sous l'effet d'une forte impulsion mécanique, d'une chaleur très forte ou d'une décharge électrostatique, un explosif comme le TNT ou le RDX peut accidentellement être initié. L'énergie apportée à l'explosif est convertie en chaleur, appelée point-chaud, dans des endroits spécifiques, contenant des impuretés, bulles de gaz, pores ouverts ou autres hétérogénéités. La taille d'un point-chaud de quelques micromètres peut être déjà suffisante pour initier une déflagration ou même une détonation. En réduisant la taille des particules de l'explosif, la formation des points-chauds est empêchée conduisant à un matériau moins sensible. Au sein de ce travail, un procédé continu est développé, fondé sur le principe de la cristallisation-flash, et permettant la préparation de particules énergétiques submicroniques en quantité de plusieurs grammes. Le procédé repose sur une opération de séchage par atomisation, au cours de laquelle une solution surchauffée est atomisée d'une manière continue. Afin de diminuer la taille moyenne des particules et d'obtenir une distribution de taille des particules très étroite, une étude paramétrique est réalisée. Au moyen de la cristallisation-flash, la préparation de composites énergétiques de haute qualité en grandes quantités est un succès. La qualité et quantité de ce composite énergétique sont uniques. Grâce au potentiel de ce procédé, la cristallisation-flash peut permettre la préparation de nombreuses substances et compositions énergétiques ou inertes


  • Résumé

    High explosives, such as TNT or RDX, may be accidentally initiated under the influence of a strong mechanical impulse, great heat or an electrostatic discharge. Smallest impurities, open pores, entrapped gases or other inhomogeneities within the explosive matrix may convert the delivered energy into heat, causing the formation of a so called hot-spot. A hot-spot size of a few micrometers can already be sufficient to initiate a deflagration or even a detonation of the explosive. By decreasing the particle size of the explosive, the formation of hot-spots is inhibited, resulting in a less sensitive material. In this work, a continuous operating flash-crystallization process was developed, being able to produce energetic submicron particles in a multigram scale. The process bases on a spray drying process where superheated solutions are continuously atomized. A parametric study was performed on this process in order to decrease the particle size and obtaining a narrower particle size distribution. By means of this flash-crystallization process, highly homogeneous energetic composites were prepared in a large scale. The quality and amount of the energetic composite are unique. The versatility of the flash-crystallization process allows the preparation of a large number of energetic and inert substances and compositions


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