Incendies d'hydrocarbures
Que se passe-t-il vraiment au coeur des flammes ?

Comprendre > Grâce à des essais de feux, à des instruments de mesure résistants aux hautes températures et à des modélisations physico-numériques, le CEA a considérablement affiné la compréhension des incendies d'hydrocarbures. Ses travaux mettent en évidence l'hétérogénéité des flux et des températures au coeur du feu, et les risques qui en découlent pour les structures prises dans les flammes. Ces structures, conçues aujourd'hui sur la base de phénomènes homogènes, pourraient être améliorées : une piste fructueuse pour accroître la sécurité du transport routier, des tunnels, des conteneurs, etc.

Que se passe-t-il vraiment au coeur des flammes, quand un incendie embrase une citerne d'hydrocarbures, un tunnel ou un conteneur ? Nul ne le sait vraiment... Mais le CEA, après avoir étudié pendant plusieurs années les incendies de kérosène et leurs effets sur les structures, en sait aujourd'hui un peu plus ; suffisamment, en tous cas, pour éclairer d'un regard neuf les règles de conception de ces structures, et éviter les conséquences parfois catastrophiques de situations non prévues par les normes.
Le pivot de ces recherches a été l'instrumentation : en particulier, des fluxmètres capables de survivre dans des brasiers à 1400°C, et de transmettre en continu une information basique (flux entrant dans la structure) ou détaillée (distribution spatiale du flux à partir de 15 thermocouples). Le CEA a pu ainsi tirer la quintessence de ses essais réels et alimenter des modèles de simulation physico-chimiques. "Par rapport aux codes existants, qui se basent sur des hypothèses simples, nous intégrons la chimie de l'incendie dans toute sa complexité" souligne Jean-Pierre Lambelin, du CEA/Cesta.
Un exemple : un conteneur entièrement pris dans les flammes peut subir en différents endroits des flux thermiques variant dans un rapport de 1 à 3 ! Ce qui veut dire qu'il ne se désagrégera pas selon la chronologie calculée à partir d'un flux homogène ; ce qui veut dire aussi que les points les plus chauds pourront subir des phénomènes imprévus : par exemple, une pyrolyse des matériaux dégageant du gaz combustible (méthane) ou explosif (hydrogène)...
Grâce à ces modèles, les types de feux les plus difficiles à reproduire en essais peuvent être étudiés. Un atout important, car ces essais coûtent cher et requièrent tant de conditions favorables (température, hygrométrie, absence de vent...) qu'ils peuvent être réalisés moins de dix jours par an. "A l'inverse, la modélisation permet d'introduire des variantes telles que la présence d'un muret ou la vitesse du vent" précise Jean-Pierre Lambelin. Or, de tels détails changent complètement la physionomie de l'incendie.
Les études ont porté jusqu'ici sur les incendies de kérosène, générateurs d'importantes quantités de suies, dans lesquels les transferts thermiques sont majoritairement radiatifs. Le Cesta propose des interventions de conseil auprès des concepteurs ou utilisateurs de structures à risques (tunnels, conteneurs, transport de matières dangereuses). D'ici deux ans, il espère passer au calcul et à l'optimisation de ces structures.