Explosif
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Unexplosifest un mélange de corps qui, lors de leur transformation, sont susceptibles de dégager en un temps très court une grande quantité dechaleuret généralement[a]un grand volume degazporté à hautetempérature,ce qui constitue uneexplosion.Unecharge explosive(enanglais:explosive charge) est une quantité mesurée de matière explosive.
Histoire
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Le premier composé explosif était très probablement lapoudre noire,communément appelée la poudre à canon[1].Sa première apparition date delorsque des alchimistes chinois l'ont enflammée par accident. Cependant, la poudre noire n'a pas été introduite en Europe avant leXIIIesiècle.Elle est pour la première fois utilisée engénie civilafin de réaliser ledragagede la Rivière Niermen en Europe du Nord.
En 1846, le professeur italienAscanio Sobrerodécouvre lanitroglycérineliquide[2].Quelques années plus tard, un inventeur du nom deImmanuel Nobelva développer un procédé de fabrication de la nitroglycérine. Dans la même année, parallèlement à la préparation de la nitroglycérine, certains chercheurs se sont intéressés à lanitrationde lacelluloseafin d'obtenir de lanitrocellulose.La paternité de la nitrocellulose revient au chimiste inorganicien allemandRudolf Christian Böttger[3].Par sa grande instabilité, la nitrocellulose a provoqué de nombreux accidents dans les usines de production. En 1865, SirFrederick Abelpublie une solution en convertissant la nitrocellulose sous forme de pâte.
En 1875,Alfred Nobel,le fils d'Immanuel Nobel, découvrit que le mélange de nitrocellulose avec de la nitroglycérine donnait un gel. Ce gel a ensuite été développé afin de produire de la gélatine dedynamite[4].
En 1895, le chimiste allemandRichard Wolffensteindécouvrit leTATP[5].Le TATP (triperoxyde de triacétone) fait partie d’une famille de molécules instables constituées deperoxydesorganiques cycliques.
Plus tard, vers la fin duXIXesiècle, l'acide picriqueet letrinitrophénolsont apparus comme substitut de la poudre noire. L'acide picrique a été préparé en grande échelle en 1894 afin d'être utilisé comme explosif de base dans les utilisations militaires[6].
Enfin, en 1863, le chimiste allemand Julius Adolph Wilbrand découvrit letrinitrotoluène(TNT)[7].En 1914, il deviendra l'explosif standard des armées durant laPremière Guerre mondiale.
Classification
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Par comportement physique
[modifier|modifier le code]De l'explosionrésulte la création d'unfront d'ondede pression. La vitesse de ce front d'onde détermine la classification des explosifs. Il existe trois grands groupes d'explosifs:
- les explosifs soufflants (régime dedéflagration);
- les explosifs brisants (régime dedétonation);
- les explosifs progressifs se situent entre les soufflants et les brisants.
La différence entre les régimes de déflagration et de détonation n'est pas toujours simple. Selon les conditions d'utilisation, un explosif normalement déflagrant peut détoner, et un explosif normalement détonant peut déflagrer.
- Les explosifs soufflants sont conçus pour un régime de déflagration, c’est-à-dire une auto-combustionsubsonique(laréaction chimiquese propage à la vitesse de10à400m/sdans l'explosif lui-même).
- Les explosifs progressifs suivent le régime de détonationsupersonique(de2 000à3 500m/s).
- Les explosifs brisants détonent également (de4 000à9 000m/s).
Les explosifs peuvent aussi être utilisés pour la propulsion de projectiles ou fusées sous forme de poudre oupropergol.Le régime est alors la combustion qui doit être très bien maîtrisée (exemple, les deuxpropulseurs d'appointà poudre de chaque côté de lafusée Ariane).
Explosif soufflant
[modifier|modifier le code]Un explosif soufflant est un explosif qui provoque lors de sonexplosionune pression dans les directions de moindre résistance. Si on place une petitecharged'explosif soufflant sur un mur, lors de l'explosion lapressionva s'appliquer à l'opposé du mur, le mur restera intact. Au contraire, si on avait placé une charge d'explosif brisant, le mur aurait été endommagé ou perforé.
On peut citer à titre d'exemple les explosifs soufflants suivants:
- lapoudre noire,surtout utilisée pour lescanonsd'autrefois, lesfeux d'artificeet lespétards;
- la poudre blanche (nitrocellulose), utilisée aussi dans certainspropulseurs à réaction;
- les mélanges « faciles à réaliser »: mélanges à base de produits courants comme lefioul,engraisoulessive,permettant de réaliser desexplosifs artisanaux.Ils peuvent être utilisés au combat en l’absence de matériel plus sophistiqué (guérilla,guerre asymétrique,guerre civile,etc.), ou pour des activitésterroristes.
Explosif brisant
[modifier|modifier le code]Un explosif brisant est un explosif qui applique, lors de sonexplosion,une pression sur la zone la plus résistante. Un exemple simple: si on place une petitecharged'explosif brisant sur un mur, lors de l'explosion lapressionva s'appliquer sur le mur et provoquer la perforation du mur. Au contraire, si on avait placé une charge d'explosif soufflant, le mur n'aurait pas été perforé, mais il y aurait eu un forteffet de souffledans la direction opposée au mur.
Les explosifs brisants ont unevitesse de détonationqui dépasse6 050m/s. Le plus puissant connu (l'octanitrocubane) atteint la vitesse de détonation de10 100m/s. On peut citer parmi eux les groupes -nitros et nitrates, les peroxydes organiques, les chlorates et les perchlorates, les halogénures d'azote, les azotures et les fulminates.
Ils sont généralement utilisés dans le domaine militaire ou dans le bâtiment. Pour lapyrotechnie,on préférera les explosifs déflagrants, car les brisants sont trop complexes à manipuler. De plus, ils sont souvent très toxiques et même parfois cancérigènes.
Engénie civil,lanitroglycérine,trop instable, est inutilisable sous sa forme liquide courante; elle a son utilisation la plus répandue en médecine, car c'est un puissant vaso-dilatateur. Les ingénieurs civils lui préfèrent le plus souvent ladynamite,qui est de la nitroglycérine stabilisée par ajout d'un stabilisant (le plus souvent de la cellulose). AuXXIesiècle, les explosifs dits plastiques, composés d'explosif et de gélatinisant (afin de « flegmatiser » la matière active), sont les plus utilisés.
En génie militaire, plusieurs explosifs sont utilisés:
- lamélinitepure (connue sous le nom d'acide picrique ou bien encore de 2,4,6-trinitrophénol) n'est plus utilisée de nos jours, mais sert d'étalonpour donner lecoefficient d'utilisation pratique(CUP) d'un explosif, mesurant sa puissance;
- leTNTou trinitrotoluène a été largement utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale;
- l'hexoliteouRDX,dont lacomposition C-4est un dérivé;
- l'octolite(usage militaire exclusif) est dans les années 1980 l’explosif le plus puissant;
- ladonarite(nom commercial, de l'allemandDonner,« tonnerre ») est un explosif contenant 70 à 80 % denitrate d'ammonium,15 à 25 %trinitrotoluène,et 5 % de nitroglycérine[1].Sa vitesse de détonation est de4 100m/s.Utilisé par le génie militaire de laWehrmacht,il est toujours employé dans l'exploitation minière;
- letétrytol.
De la poudre d'aluminiumest parfois ajoutée au TNT pour augmenter la puissance du souffle (ex.:ammonal).
Par sensibilité
[modifier|modifier le code]Explosif primaire
[modifier|modifier le code]Enpyrotechnie,un explosif primaire ouinitiateurest unproduit chimiqueexplosif, celui qui le premier amorce lachaîne pyrotechniqueconduisant à l'explosion d'une charge d'explosif.
On les trouve par exemple dans lesdétonateursou lesamorces.Ce sont généralement des produits toxiques et dangereux, source de nombreux accidents depuis leur découverte.
Fonctions
[modifier|modifier le code]Sa vocation peut être d'amorcer la réaction à lui seul, ou de mettre à feu unbooster explosifservant de pont entre un explosif de faible énergie et un autre qui possède une grande énergie, mais une réactivité faible.
Toxicologie
[modifier|modifier le code]Ces produits sont souvent toxiques et toujours dangereux. Ils participent aux séquelles de guerre, y compris séquelles depollution.
Exemples
[modifier|modifier le code]Explosif secondaire
[modifier|modifier le code]Un explosif secondaire est un explosif capable de fournir une très grande quantité d'énergie. C'est le cas par exemple du C3 et du C4.
- Trinitrotoluène (TNT)
- Nitroglycérine…
Cependant un explosif de ce genre est fabriqué de manière à être puissant mais stable dans la mesure du possible. Il a donc besoin d'une énergie d'activation pour exploser. Il est toujours placé après l'explosif primaire qui joue le rôle de détonateur.
L'explosion de cette charge primaire fournit peu d'énergie comparée à la charge secondaire mais suffisamment de chaleur et une onde de choc pour activer cette seconde charge.
Booster explosif
[modifier|modifier le code]Un booster explosif, ou explosif secondaire, sert de pont entre un explosif de faible énergie et un autre qui possède une grande énergie, mais une réactivité faible.
Il concentre l'énergie d'unexplosif primairede façon à amorcer la réaction du deuxième explosif. Lesboosterssont créés en mélangeant des composants de grande réactivité et de grande énergie en proportions variables.
Par exemple, un initiateur (tel un tube explosif) ne possède pas l'énergie d'activation nécessaire pour déclencher la réaction d'une grande quantité d'explosif puissant (tel lePETN,leTNTet l'ANFO), le booster amène l'énergie d'activation nécessaire pour démarrer la réaction chimique.
Letétrylétait populaire auXXesièclecomme booster, particulièrement durant laSeconde Guerre mondiale,mais n'est plus beaucoup utilisé auXXIesiècle,remplacé par des mélanges répondant mieux aux exigences des explosifs modernes.
Ces produits sont souvent toxiques.
Formation et réglementation
[modifier|modifier le code]Pour des raisons de sécurité des utilisateurs et de lutte contre leterrorisme,la mise en œuvre d'explosifs nécessite de suivre une formation et de respecter la réglementation en vigueur dans le pays[8],[9],[2].
Il faut disposer d'autorisations et être titulaire d'un permis ou d'un certificat. Ces diplômes se préparent lors d'une formation par un organisme agréé. Ils sont obtenus après réussite à un examen.
Il est en général interdit de fabriquer des explosifs. On peut se procurer ces derniers auprès de fabricants qui ne commercialisent que des produits ayant reçu un agrément technique[10],[11].
L'utilisateur devra aussi respecter les règles concernant le transport et le stockage des explosifs.
Par ailleurs, le code pénal français sanctionne à une peine de trois ans d'emprisonnement et 45 000€d'amende pour diffusion à un public non professionnel de modes de fabrication d'engins explosifs. La peine peut aller jusqu'à cinq ans d'emprisonnement et 75 000€,lorsque la diffusion de cette information circule sur un média de type Internet[12].
Risques et dangers pour l'environnement ou la santé
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Les explosifsagrééssont des produits sûrs, mais peuvent présenter des dangers si des consignes de sécurité ne sont pas respectées lors de leur utilisation:
- activation accidentelle d'éléments sensibles comme les détonateurs à la suite d'un choc, d'une perturbation électromagnétique;
- certains composants de certains explosifs sont toxiques, et peuvent être source d'intoxication due aux gaz dégagés par l'explosif dans un milieu mal ventilé;
- intoxication par contact avec la peau en manipulant les produits;
- périmètre de sécurité non respecté;
- projection ou déstabilisation de roches et autres matériaux;
- incident lors d'un tir nécessitant une intervention de l'artificier sur un dispositif endommagé;
- effetcancérigèneou deperturbateur endocrinien,pour certains explosifs (perchloratespar exemple);
- eutrophisation,oudystrophisationinduite par les explosifs riches en azote quand ils sont solubilisés dans l'eau (y compris pour des explosifs modernes très stables dans l'air et réputés peu agressifs envers l'environnement car photodégradables), ou partiellement biodégradables, tels que ledinitramide de guanylurée(Fox-12); ce dernier libère dans l'eau une grande quantité d'azote,dont sous forme d'ion nitrate(NO–
3)[13],[14].
Remarque: les explosifs primaires comme les poudres sont tellement sensibles qu'ils peuvent réagir avec la seule électricité statique générée par le corps humain ou par frottements.
Dangers spécifiques des explosifs faits maison
[modifier|modifier le code]Les feux d'artifice, explosifs faits maison, ouengin explosif improvisé(EEI), peuvent présenter des dangers pour l'utilisateur lors de leur fabrication, leur transport ou leur utilisation. Certains mélanges sont instables, ils détonent ou s'enflamment spontanément à des températures basses (40°C), ou lors d'un faible choc, ou après un certain laps de temps. L'opérateur peut être blessé (main arrachée, brûlures, œil crevé, perte de l'audition, intoxication, éviscération partielle) ou tué. Ces engins ou mélanges peuvent provoquer des blessures à d'autres personnes et causer des dégâts matériels importants (parois et vitres soufflées, incendie).
Détection
[modifier|modifier le code]Des détecteurs électroniques sont peu à peu mis au point, mais on a beaucoup utilisé et on utilise encore leflairde certains animaux comme leschiens,capables de détecter des soupçons de certains produits sous forme d'explosif préparé ou même sous forme de composant primaire (mercure,baryum,chlorates,etc.), non sans risque parfois pour leursanté[15].
Plusieurs méthodes (dont paranalyse chimiqueet/ousignature isotopique) permettent de détecter la provenance de certains explosifs ou de leurs composants, dans le cadre d'enquêtes par exemple[16].
Notes et références
[modifier|modifier le code]Notes
[modifier|modifier le code]- Quelques rares explosifs ne dégagent pas de gaz, notamment l'acétylure d'argentAg2C2.
Références
[modifier|modifier le code]- U.S. Bureau of Mines,Dictionary of Mining, Mineral, and Related Terms,,CD-ROM.
- Au Canada:Loi sur les explosifs (L.R., 1985, ch. E-17)
- (en-US)TomSharp,«1846: Guncotton - The book of science», sursharpgiving.com(consulté le)
- (en)«Alfred Nobel», surbritannica.com(consulté le).
- RichardWolffenstein,«Ueber die Einwirkung von Wasserstoffsuperoxyd auf Aceton und Mesityloxyd»,Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft,vol.28,no2,,p.2265–2269(ISSN0365-9496,DOI10.1002/cber.189502802208,lire en ligne,consulté le).
- (en-US)«Encyclopedia of Arkansas», surEncyclopedia of Arkansas(consulté le)
- (en)SimonCotton,«TNT», surChemistry World,(consulté le)
- En Suisse:Loi fédérale sur les substances explosibles 941.41
- En France:Décret relatif au marquage, à l'acquisition, à la livraison, à la détention, au transport et à l'emploi des produits explosifs
- Emploi des explosifs, guide pratique (décret du 27 mars 1987), janvier 1995,p.12.
- En France:Loi Perben IIArt. 322-6-1
- « Mort d'un étudiant qui avait fabriqué un engin explosif grâce à Internet » - Société,Le Monde.fr
- Perreault N, Halasz A, Thiboutot S, Ampleman G et Hawari J. (2013),A joint Photo-Microbial Process for the Degradation of the Insensitive Munition FOX-12 (N-guanylurea-dinitramide),Environ. Sci. Technol.,2013-04-17,résumé
- H Östmark, U Bemm, H Bergman et A Langlet (2002),N-guanylurea-dinitramide: a new energetic material with low sensitivity for propellants and explosives applications,Energetic Materials,Thermochimica Acta,vol.384,no1–2, 25 février 2002,p.253–259,Energetic Materials Department, Swedish Defence Research Agency, FOI, SE-172 90 Stockholm, Suède,DOI10.1016/S0040-6031(01)00800-0
- Patti Gahagan et Tina Wismer,Toxicology of Explosives and Fireworks in Small Animals,DOI10.1016/j.cvsm.2011.12.011.
- David Widory, Jean-Jacques Minet et Martine Barbe-Leborgne,Sourcing explosives: A multi-isotope approach,Special Issue:Forensic application of isotope ratio mass spectrometry (IRMS),Science & Justice,vol.49,no2, juin 2009,p.62–72
