Université d'Orléans

Titre : Etude de l’explosion de mélanges diphasiques : hydrogène et poussières.

Discipline : Chimie-Cinétique Chimique Appliquée

Résumé :

Cette  étude  s’inscrit  dans  le  cadre  de  la  sûreté  de  l’installation  ITER.  En  effet,  des  études  d’accidentologie concernant cette installation ont permis de mettre à jour un risque d’explosion de mélanges à base d’hydrogène et de poussières. L’objectif de la thèse est d’acquérir les données fondamentales caractérisant l’explosion de ces mélanges diphasiques permettant ainsi d’évaluer les pressions générées par une éventuelle explosion des poussières qu’elle soit concomitante on non à celle de l’hydrogène. Les paramètres caractérisant l’explosivité de ces mélanges sont la pression maximale de combustion (P MAX ), l’indice de déflagration (K G  ou K ST ), le temps de combustion (t C ), la vitesse fondamentale de flamme
(S L °) et la longueur de Markstein (L B ).
Pour se faire, une étude expérimentale, divisée en deux parties, a été réalisée en bombe sphérique. La première partie concerne l’étude des mélanges gazeux hydrogène - oxygène - azote. Ces expériences ont été accomplies pour deux températures  et  deux  pressions  initiales,  pour différentes  concentrations d’hydrogène  et  différents rapports N 2 /O 2  dans le mélange. La deuxième partie porte sur l’étude des mélanges diphasiques hydrogène - poussières  -  oxygène  -  azote.  Ces  expériences  ont  permis  de  mettre  en  exergue  le  fait  qu’une  explosion  de poussières, sous certaines conditions, peut-être concomitante à une explosion d’hydrogène. Une modélisation cinétique a également été réalisée au cours de la thèse portant sur la simulation de vitesses de flamme à partir de trois mécanismes cinétiques chimiques détaillés de la littérature. Celle-ci a été réalisée via le code COSILAB et a permis l’évaluation de l’énergie d’activation globale des mélanges sur la base du modèle cinétique présentant le meilleur accord avec l’expérience. Les paramètres à l’équilibre ont été estimés via le code COSILAB.