Mise au point d'une méthode spectrale non intrusive (FTIR) pour l'étude de la cinétique de décomposition thermique des explosifs : Application à l'octogène

• Auteur / Autrice : Jean-Charles Luneau
• Direction : Gabrielle Dupré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

Ce travail avait pour premier objectif de doter le laboratoire d'un dispositif experimental d'analyse in situ des produits de decomposition des explosifs soumis a une sollicitation thermique. Ces materiaux, de part leur caractere hautement energetique, peuvent etre a l'origine d'accidents pyrotechnique majeurs. Pour cette raison, la securite qui leur est lie est toute particuliere et demande le developpement de code de calculs qui permettront de definir la reponse de l'explosif lors d'une sollicitation accidentelle donnee. La technique de spectrophotometrie infrarouge a transformee de fourier a ete choisie pour cette etude. Elle est couplee a une cellule experimentale permettant l'application de la sollicitation sur l'echantillon, ainsi qu'un diagnostic in situ portant sur les gaz de decomposition du materiau. Une application de ce dispositif experimental est proposee sur la decomposition thermique d'un explosif secondaire, de la famille des nitramines : l'octogene. Apres identification des produits de decomposition de cette molecule, une calibration des gaz suivants est effectuee : n 2o, no 2, no, ch 2o, hcn, co, co 2 et h 2o. L'etalonnage est realise pour des pressions totales de 80 et 200 kpa. L'etude quantitative des produits de decomposition de l'octogene permet de valider le dispositif experimental, via le bilan massique. Nous sommes donc susceptibles de suivre les profils des produits de decomposition en fonction du temps mais egalement de remonter a l'evolution de la masse de l'echantillon au cours de la sollicitation. Le programme experimental porte sur l'influence de la matrice de gaz. L'argon, l'azote et l'air sont ainsi etudies dans un domaine de temperature compris entre 463 k et 553 k, pour une pression de 80 kpa. Une etude de l'influence de la pression de la matrice de gaz est egalement menee, entre 80 et 200 kpa. Des constantes de vitesse de decomposition sont proposees en fonction des conditions experimentales. Ces constantes sont de deux types : pseudo-ordre un et prout-tompkins modifie. Cette derniere fait appel a un modele de cinetique heterogene de germination en chaines branchees. Dans le cas des constantes de vitesse de pseudo-ordre un, une expression de la periode d'induction a la decomposition est indispensable pour rendre compte du comportement global lors de la sollicitation. Ce travail constitue une premiere approche de l'etude de la decomposition thermique des explosifs. Il apparait necessaire de mener des etudes plus precises concernant le processus de decomposition, ceci passant par une evolution du dispositif experimental.