Les explosifs

1- Généralités :

Il existe un nombre considérable, se chiffrant par plusieurs milliers de substances - corps ou mélanges - capable de se décomposer de façon explosive; un petit nombre seulement de ces produits a reçu une application industrielle, militaire ou civile.

Considérons un système au repos (corps pur mélange de corps purs) ne réagissant pas dans les conditions où il n'y a aucune variation d'énergie interne (U), c'est à dire où seule règne une certaine agitation thermique insuffisante pour déclencher un déséquilibre. On peut modifier cet état sans altérer la nature du système seulement en apportant un changement issu de l'extérieur : Apport d’énergie permettant d'atteindre, dans une partie du système de taille suffisante, des conditions telles que celui-ci va se modifier ensuite spontanément avec variation de son énergie.

Cela ne se fera que si la réaction s'auto-entretient, c'est à dire se propage au sein du système. On est en présence d'une réaction "en chaîne" qui correspond à une réaction dans laquelle les conditions de celle - ci ne sont crées que par la réaction elle-même.

Signalons que cette réaction pourra être, soit une "détonation", si la vitesse de propagation dans le milieu est égale à la vitesse locale du son, soit une "déflagration" ou combustion rapide, si la vitesse de propagation est inférieure.

Il existe deux types d'explosifs : les primaires et les secondaires. Lorsque l'on cherche à différencier les explosifs primaires des explosifs secondaires, il convient de nuancer l'ancienne affirmation selon laquelle : "les explosifs primaires n'ont qu'un régime de décomposition, la déflagration".

En fait, les explosifs primaires, lorsqu'ils étaient initiés, commençaient toujours par déflagrer. La transition déflagration-détonnation (TDD) est parfois si rapide qu'elle est quasiment impossible à mettre en évidence. Le niveau d'énergie d'initiation dont nous venons de parler est finalement le premier critère de différenciation : les explosifs primaires sont très sensibles, donc faciles à initier.

A l'opposé, les explosifs secondaires ne peuvent être initiés facilement - dans les conditions ordinaires, ils brûlent - et il faut faire intervenir, pour cela, l'onde de choc produite par la détonation d'un explosif primaire. On constitue ce que l'on appelle une chaîne "pyrotechnique".

Signalons par ailleurs, que les explosifs primaires ont une vitesse de détonation assez faible (de 1 000 à 5 000 m/sec, exceptionnellement plus) par rapport aux explosifs secondaires.

Le terme "composition" désigne dans le vocabulaire du pyrotechnicien, un mélange réactif de plusieurs substances réactives ou non, possédant des propriétés particulières.

2- Données de sécurité :

a) Sensibilité à la friction :

La friction est par définition, le frottement obtenu entre les surfaces en contact de deux corps animés d'un mouvement relatif l'un par rapport à l'autre. La détermination est faite de diverses manières (exemple : pendule de friction anglo-saxon).

b) Sensibilité au choc (ou à l'impact) :

Une façon d'apporter une densité d'énergie importante dans un petit volume de l'explosif est de le soumettre à un choc, contraintes brusques produites soit par un solide percuteur pénétrant dans la masse de l'explosif, soit par un écrasement d'un solide, l'un mobile et l'autre fixe (exemple : l'arme à feu).

c) Sensibilité aux décharges électriques :

Une décharge électrique (étincelle ou arc) est capable de créer une densité d'énergie importante, c'est pourquoi les explosifs primaires sont généralement sensibles à ce genre de phénomène qui est le plus souvent dû à l'électricité statique, soit d'origine atmosphérique (orage), soit accumulation de charges par frottement. Nombres d'accidents, surtout dans le passé où chose était mal connue, sont dus à cette dernière cause.

d) Sensibilité au rayonnement électromagnétique :

Les explosifs primaires sont, en effet, plus ou moins sensibles à ce type d'influence entre le rayonnement incident et la matière explosive ayant toujours pour conséquence un effet vibrationnel, c'est-à-dire thermique, plus ou moins dense. Les rayonnements les plus dangereux sont les infrarouges (laser), par contre, les rayonnements X n'ont pas d'influence.

e) Sensibilité fonctionnelle :

	sensibilité thermique (ou tenue thermique) : plus la température est élevée, plus la réaction est rapide. On dit que la réaction est instantanée à "température d'explosion".
	sensibilité à la percussion : le terme percussion désigne indifféremment une sorte d'impact agissant au niveau de l'explosif (exemple : écrasement).
	sensibilité à la flamme : les explosifs primaires sont sensibles à la flamme.

3- La décomposition :

La décomposition d'une substance explosive se fait de différentes manières.

a) Combustion :

Celle-ci est plus ou moins rapide avec production ou non de produits gazeux ou production de produits solides ou fondus. Dans ce cas, on observe une zone de réaction se propageant au sein de la matière intacte, principalement par combustion thermique à une vitesse de quelques millimètres, à quelques mètres par seconde.

Ce type de propagation n'existe pas pour les explosifs primaires purs, on ne l'observe que pour des mélanges et également pour la plupart dans le cas des explosifs secondaires dans certaines réactions..

b) Déflagration :

Type de combustion rapide à vitesse de propagation peu inférieure à la vitesse du son dans le plasma de réaction (quelques centaines de mètres par seconde), mais légèrement supérieure à la vitesse du son dans l'air ambiant auquel une onde de choc est généralement transmise, d'où le bruit engendré. Les produits de décomposition sont rejetés en sens inverse de la propagation de la déflagration. Dans certaines conditions de densité d'énergie, la déflagration peut se transformer en détonation.

c) Détonation :

C'est un type de décomposition dans lequel la réaction se propage à vitesse supérieure à la vitesse du son dans le plasma de réaction (quelques milliers de mètres par seconde), induisant donc obligatoirement une onde de choc dans le milieu ambiant. Dans des conditions déterminées de nature et de densité de milieu, on peut observer ce que l'on appelle un "régime stable de détonation". On montre également pour un explosif donné, au-dessus d'un certain diamètre baptisé "diamètre critique", il ne peut y avoir détonation stable.

Quelles sont les principales qualités de l'explosif primaire idéal :

	être sensible, mais pas exagérément ;
	avoir une transition déflagration-détonnation très rapide ;
	développer une grande énergie ;
	avoir une préparation reproductible à l'échelle industrielle ;
	posséder une forme physique apte au chargement automatique.

4- Exemple de produits explosifs:

a) Fulminate de mercure :

Découvert au XVI è siècle, préconisé par Noble en 1860 comme détonateur, manque de stabilité à T > 50 °C.

Poudre cristalline grise plus ou moins claire (le produit recristallisé en NH3 est blanc), insoluble dans l'eau, il est stocké sous l'eau.

La réaction est spontanée lorsque l'on met en présence une solution nitrique de nitrate mercurique et de l'alcool éthylique, avec une trace d'oxychlorure de cuivre agissant comme catalyseur. Il est très sensible au choc. Il est aujourd'hui abandonné.

b) Azoture de plomb :

Découvert en Allemagne fin XIX è siècle.

Il est dangereux et a connu un grand développement durant la 2è guerre mondiale.

Les produits réellement utilisés sont formés d’agrégats amorphes et renferment volontairement une quantité notable (de 3 à 8 %) d'impureté qui sont :

	hydroxyde de Pb dans l'explosif dit "azoture de Pb pur" ou "azoture de Pb normal", surtout utilisé en France et en Allemagne.
	hydroxyde de Pb et dextrine dans l'explosif baptisé "azoture de Pb dextrine" surtout utilisé aux U.S.A.
	carbonate de Pb dans le "Service Lead Azide" (SLA Britannique).

c) Typhnate neutre de Pb

Il est très employé bien qu'il ne soit un explosif primaire détonnant.

Poudre de cristalline de couleur vive variant de l'orange à reflets violacés ou brun-rouge. Il est pratiquement insoluble dans l'eau qu'il colore malgré tout. Il est stocké sous l'eau.

d) Tétrazène :

Il est pratiquement le seul additif sensibilisant à la percussion actuellement utilisée.

Poudre cristalline plus ou moins floconneuse, jaune pâle, insoluble dans l'eau et dans les solvants courants, mais décomposé dans l'eau bouillante ou la soude.

e) Diazodinitrophénol (ou DDNP) :

Employé aux U.S.A. et peu connu en Europe.

Poudre cristalline de couleur variant du vert foncé au marron en passant par le brun-rouge (le produit purifié par recristallisation dans l'acétone est jaune à selon la quantité de matière première.

Il est soluble dans l'eau et non hygroscopique, mais décomposé par la soude avec dégagement N2.