FR2778238A1 - Procede et installation de destruction, de munitions contenant des agents toxiques, utilisant un laser - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé et une installation de destruction de munition par chauffage, jusqu'à la réaction de la charge pyrotechnique de dispersion de ladite munition. Les installations blindées utilisées pour cette destruction sont lourdes et grandes consommatrices d'énergie. Dans le présent procédé la munition est placée dans une enceinte fermée, étanche et résistante aux explosions. Selon l'invention un premier faisceau laser perce une ouverture pour accéder à la charge pyrotechnique qu'un deuxième faisceau laser chauffe jusqu'à sa réaction; seule une partie de la munition étant chauffé la consommation d'énergie est très réduite, de même l'enceinte résistante aux explosions n'étant pas chauffée, ses dimensions sont plus réduites. Application de ce procédé et de cette installation pour la destruction de munitions, contenant des agents toxiques.
Description
La présente invention se situe dans le domaine des munitions contenant des
agents toxiques chimiques ou bactériologiques. Elle a pour but de proposer un procédé et une installation de destruction de telles munitions5 qui soient satisfaisants pour la sécurité des personnels
et de l'environnement.
Elle concerne plus particulièrement la destruction de telles munitions provenant des champs de batailles o on les retrouve, après tir, mais n'ayant pas fonctionné pour des raisons diverses. Ces munitions présentent un
très grand danger pyrotechnique puisqu'il est raisonnable de penser que la chaîne pyrotechnique d'initiation est en position opérationnelle et peut15 fonctionner sous l'effet de sollicitations même faibles.
Le danger pyrotechnique se double d'un danger toxique.
La manipulation, par des personnels, de ces munitions est proscrite et le recours à une automatisation poussée du procédé, à base de télémanipulations, est imposée de
fait.
Ces munitions, du type tête d'obus, comprennent dans différentes enveloppes, généralement métalliques: - une charge d'agent toxique, - une charge pyrotechnique de dispersion, - un système d'initiation qui initie le fonctionnement de la charge pyrotechnique de dispersion et provoque l'éclatement de la munition et la dispersion de
l'agent toxique.
Le système d'initiation est par exemple du type
fusée d'impact, ou de proximité.
Les agents toxiques chimiques sont parmi ceux connus sous le nom "gaz de combat" et se caractérisent par leur action suffocante, vésicante, hémotoxique ou neurotoxique. Les agents toxiques bactériologiques sont beaucoup moins connus, mais des souches microbiennes ou virales
sont utilisées.
Par destruction des munitions nous entendrons la destruction des contenants et des contenus: c'est-à-
dire la destruction de la charge pyrotechnique de dispersion, la destruction (ou détoxication) de la
charge d'agent toxique et enfin la destruction des enveloppes qui contiennent ces charges et de la structure de la munition de façon qu'elles puissent être15 mises à la ferraille ou recyclées après décontamination.
Les procédés consistant à disposer sur la munition des charges relais pour initier le fonctionnement de la charge pyrotechnique de dispersion, dans des installations appropriées, tels que le procédé décrit dans le brevet FR 2 704 640, sont difficilement envisageables car peu ou pas appropriés à la mise en
oeuvre de télémanipulation.
Des procédés utilisant des fours blindés pour chauffer la munition jusqu'à la réaction de la charge pyrotechnique de dispersion sont aussi connus. Si ces procédés se prêtent bien à l'automatisation, ils présentent les inconvénients d'être mis en oeuvre dans des installations complexes et lourdes et d'être très consommateurs d'énergie. En effet le matériau constitutif du four et du blindage perd de ses propriétés mécaniques à chaud, le dispositif doit être largement surdimensionné pour résister aux détonations et il faudra beaucoup d'énergie pour le chauffer. Par exemple le brevet WO 96/12157 décrit un four contenant une enceinte de détonation dans laquelle est placée la munition à détruire qui est ainsi chauffée indirectement jusqu'à son éclatement.5 Le procédé de la présente invention, compatible avec une automatisation poussée, vise à résoudre ces
problèmes tout en présentant des conditions d'utilisation satisfaisantes pour la sécurité des10 personnels et de l'environnement.
Selon la présente invention le procédé de destruction de munition, placée dans une enceinte fermée étanche et résistante aux explosions, ladite munition comprenant au moins une charge d'agent toxique et une charge pyrotechnique de dispersion dont on initie la réaction, est tel que le cycle suivant d'opérations est réalisé: - un premier faisceau d'un laser de puissance perce une ouverture dans la munition pour accéder à la charge de dispersion, - un deuxième faisceau d'un laser de puissance chauffe la charge pyrotechnique de dispersion jusqu'à sa réaction, - après éclatement de la munition l'enceinte est purgée des effluents et vidée des débris solides pour la
réalisation d'un autre cycle.
Le premier faisceau laser découpe dans la munition une ouverture de dimension suffisante, section supérieure à 0,5 cm2 environ mais inférieure à 8 cm2 environ et par exemple comprise entre 1 et 4 cm2 environ. Cette ouverture met à nu une portion de la charge pyrotechnique ou du moins une portion de l'enveloppe entourant ladite charge suivant la
configuration de la munition.
Pendant le chauffage par le second faisceau laser, la température de la charge pyrotechnique de dispersion augmente, lorsqu'elle atteint son point d'auto inflammation, la charge pyrotechnique réagit par une combustion plus ou moins vive, une déflagration ou une détonation. Nous utiliserons par la suite le terme explosion pour désigner ces différents types de réaction
qui peuvent avoir lieu suivant le degré de confinement.
Cette réaction fait éclater la munition et disperse l'agent toxique. Les effluents ainsi libérés et les débris solides sont ensuite dirigés vers des installations annexes pour les traiter: ces installations comportent des fours pour pyrolyse sous vide ou pression réduite ou des bains de métal fondu, ou
tout autre installation de détoxication et de traitement.
Préférentiellement c'est l'émission en faisceau d'un même laser de puissance qui est utilisée pour les deux premières étapes du procédé. Le faisceau laser est focalisé pour le perçage de la munition, puis le faisceau laser est défocalisé pour le chauffage de la charge pyrotechnique de dispersion. En utilisant un faisceau défocalisé on arrive à échauffer, et cela assez rapidement, une surface importante de la charge pyrotechnique pour obtenir une réaction certaine de la charge, alors que si le chauffage est trop ponctuel la réaction peut être une simple combustion de la charge pyrotechnique. Avantageusement le second faisceau laser peut être intermittent ce qui permet à la chaleur de se répartir sur une surface plus grande et évite un échauffement
très ponctuel.
Lorsque le laser utilisé dans ce procédé est un laser YAG Néodyme, son faisceau est guidé vers la munition par une fibre optique, du moins pour la phase
de chauffage.
Préférentiellement les deux premières étapes sont faites sous vide ou sous atmosphère de gaz neutre par exemple de l'azote. Cette procédure évite la formation, surtout pendant la deuxième étape, de mélanges gazeux combustibles ou détonants qui solliciteraient sévèrement l'installation. Ce procédé, propice à l'automatisation permet la destruction des munitions dans des conditions satisfaisantes pour les opérateurs et pour l'environnement. De plus il permet de résoudre les problèmes posés. L'enceinte résistante aux explosions n'étant pas chauffée, elle ne nécessite pas de surdimensionnement pour tenir compte de la diminution des propriétés mécaniques des matériaux lorsque la température augmente. Seule la charge pyrotechnique de dispersion, avec éventuellement son enveloppe étant chauffée, par le faisceau laser la consommation
d'énergie est très réduite.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention comporte: - une enceinte résistante aux explosions, cette enceinte est fermée de façon étanche par des sas d'entrée et de vidange, - des moyens pour faire le vide et/ou admettre un gaz inerte, - des fenêtres pour le passage des faisceaux laser, - un laser de puissance, ainsi que des moyens pour focaliser ou défocaliser le faisceau et le diriger et le pointer sur différentes zones de la munition, - des moyens de télémanipulation, des automates et des moyens de surveillance appropriés.
Un cycle d'opérations comporte les étapes sui-
vantes: - introduction dans l'enceinte de la munition à détruire, fermeture du sas, établissement du vide ou de l'atmosphère de gaz inerte, - pointage mobile du faisceau laser focalisé pour le perçage de l'ouverture, puis chauffage de la charge pyrotechnique par le faisceau défocalisé, - après éclatement de la munition balayage des effluents gazeux et vidange des résidus liquides et des débris solides par le sas de vidange; ces résidus sont automatiquement dirigés vers les installations annexes de détoxication, - le sas de vidange est refermé, celui d'admission est
ouvert pour la réalisation d'un nouveau cycle.
Par exemple avec un laser à C02 de 5 kW de puis-
sance, on perce en une minute environ une ouverture carrée de 20mm de côté dans l'enveloppe en acier ou en
fonte de la munition sur une épaisseur d'environ 10mm.
Le chauffage de la charge pyrotechnique par cette ouverture de 4cm2, jusqu'à sa réaction, nécessite
environ 1 minute.
Claims (9)
1. Procédé de destruction de munition placée dans une enceinte fermée, étanche et résistante aux explosions, ladite munition comprenant une charge d'agent toxique et une charge pyrotechnique de dispersion dont on initie la réaction, caractérisé en ce que le cycle suivant d'opérations est réalisé: - un premier faisceau d'un laser de puissance perce une ouverture dans la munition pour accéder à la charge de dispersion, - un deuxième faisceau d'un laser de puissance chauffe la charge pyrotechnique de dispersion jusqu'à sa réaction, - après l'éclatement de la munition l'enceinte est purgée des effluents et vidée des débris solides pour
la réalisation d'un autre cycle.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que c'est l'émission en faisceau d'un même laser de puissance qui est utilisée pour les deux premières étapes: le faisceau est focalisé pour le perçage, puis le faisceau est défocalisé pour le chauffage de la
charge pyrotechnique de dispersion.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'ouverture pratiquée dans la munition à une
section supérieure à 0,5cm2.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'ouverture pratiquée dans la munition a une section
comprise entre 1 et 4 cm2.
5. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en
ce que le second faisceau laser est intermittent.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes
caractérisé en ce que le faisceau laser est produit par un laser YAG Néodyme.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que le faisceau est guidé par une fibre optique.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7
caractérisé en ce que les opérations des deux premières
étapes sont faites sous vide.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7
caractérisé en ce que les opérations des deux premières
étapes sont faites sous atmosphère de gaz neutres.
O10. Installation pour la destruction de munition comportant une charge d'agent toxique et une charge pyrotechnique de dispersion, installation comprenant une enceinte résistante aux explosions, fermée de façon étanche par des sas d'entrée et de vidange caractérisée en ce qu'elle comporte: des fenêtres pour le passage des faisceaux laser, - un laser de puissance, ainsi que des moyens pour focaliser ou défocaliser le faisceau et le diriger et le pointer sur différentes zones de la
munition.
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