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Etude expérimentale des aérosols générés par explosifs.

N. Lecysyn* (1), P. Lemaître (2), C. Bodiot (2)

1. CEA, DAM, Gramat, France
2. Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), Gif-sur-Yvette, France

[2025]

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Résumé

La dispersion de liquide par explosif est sujet d'intérêt dans le domaine de la défense, en particulier pour les charges fuel-air [1,2], mais également pour des applications civiles comme la lutte contre les feux de forêt [3]. La détonation d'une charge au contact d'un liquide produit des instabilités et de la cavitation, ce qui conduit à la formation d'un nuage de gouttelettes et d'aérosols. La mesure granulométrique au sein de ce nuage n'est pas triviale compte tenu du caractère fortement instationnaire et dynamique de son expansion. Il n'existe d'ailleurs pas de solution sur étagère à cette fin. Au CEA GRAMAT, une expérience visant à tester deux techniques de mesures complémentaires a été menée en collaboration avec l'IRSN. De la fluorescéine a été utilisée comme traceur, un corps noir et un spectromètre ont été couplés pour obtenir une mesure d'extinction optique, un impacteur Andersen a également été mis en oeuvre en complément. Le corps noir émet dans dans le visible et le proche infra-rouge, le spectromètre (Ocean HR 2000) a la capacité de collecter la lumière dans le spectre [0.2 µm - 1.1 µm] avec un temps d'intégration de 3 ms. L'impacteur Andersen dispose de 9 étages sur une gamme de diamètres submicrométriques à la dizaine de microns. La distribution des diamètres mesurés dans la gamme de l'impacteur montre qu'il y a une distribution monomodale avec un pic à 0.4 µm. Cette expérience a permis de mettre en lumière l'efficacité et la robustesse de la mesure au moyen d'un impacteur, la mesure optique quant à elle nécessitera des améliorations.

Mots clés

Détonation, aérosols, granulométrie

Abstract

Liquid dispersion by explosive is a subject of interest in the field of defense, in particular for fuel-air charges [1,2], but also for civil applications such as forest fire fighting [3]. The detonation of a charge in contact with a liquid produces instabilities and cavitation, which leads to the formation of a cloud of droplets and aerosols. The particle size measurement within this cloud is not trivial given the highly unsteady and dynamic nature of its expansion. There is no off-the-shelf solution for this purpose. At CEA GRAMAT, an experiment to test two complementary measurement techniques was conducted in collaboration with IRSN. Fluorescein was used as a tracer, a black body and a spectrometer were coupled to obtain an optical extinction measurement, an Andersen impactor was also implemented in addition. The black body emits in the visible and near infrared, the spectrometer (Ocean HR 2000) has the capacity to collect light in the spectrum [0.2 µm - 1.1 µm] with an integration time of 3 ms. The Andersen impactor has 9 stages over a range of submicrometer diameters to tens of microns. The distribution of the diameters measured in the impactor range shows that there is a monomodal distribution with a peak at 0.4 µm. This experiment has highlighted the efficiency and robustness of the measurement using an impactor, the optical measurement will require improvements.

Keywords

Detonation, aerosol, particle size measurement

DOI

10.25576/ASFERA-CFA2025-43903

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