Modélisation de la décomposition des matériaux énergétiques et de leurs sensibilités - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Modelling energetic materials' decomposition and sensitivities

Modélisation de la décomposition des matériaux énergétiques et de leurs sensibilités

Résumé

Energetic materials (EMs) release considerable energy during their decomposition. For this reason, we use them for civilian (propellants, fuels) and military (pyrotechnic compositions, explosives) applications. However, many disadvantages go with their use. Indeed, an unintentional initiation can quickly have dramatic human, material, and environmental consequences. To measure the sensitivity of EMs, i.e., their propensity to initiate under more or less intense constraints, there are numerous standardised experimental protocols. However, these procedures only apply to compounds that are available in sufficient quantity and cannot be used to search for new compounds efficiently. In this case, modelling is necessary. Unfortunately, despite the abundant literature, there has yet to be a consensus on the origin of sensitivity, as the problem's dimensionality prohibits any exhaustive study. These various observations are at the origin of this thesis. We wish to understand the origin of the sensitivity of EMs. In this thesis, we have favoured a theoretical rather than an empirical approach. To do this, we must describe many mechanisms involved, from applying the constraint to the decomposition of the system. We show that sensitivity is only a consequence of the tendency of a system to thermal runaway. Thus, we provide a consequent physicochemical insight into the sensitivity of EMs.
Les matériaux énergétiques (MEs) libèrent une grande quantité d'énergie lors de leur décomposition. Pour cela, ils sont autant prisés pour des applications civiles (ergols, propergols, combustibles) que militaires (compositions pyrotechniques, explosifs). Cependant, leur utilisation est accompagnée de multiples inconvénients. En effet, une initiation involontaire peut rapidement entraîner des conséquences dramatiques, autant humaines, matérielles qu'environnementales. Afin de mesurer la sensibilité des MEs, c'est-à-dire leur propension à s'initier sous des contraintes plus ou moins intenses, il existe de nombreux protocoles expérimentaux normalisés. Or, ces procédures s'appliquent uniquement aux composés disponibles en quantité suffisante et ne peuvent donc être employées pour en rechercher de nouveaux efficacement. Dans ce cas, la modélisation s'avère nécessaire. Malgré une littérature foisonnante, il n'existe à ce jour aucun consensus sur l'origine de la sensibilité, la dimensionnalité du problème prohibant toute étude exhaustive. Ces divers constats sont à l'origine de cette thèse. Particulièrement, nous souhaitons comprendre l'origine de la sensibilité des MEs. Dans ce mémoire, nous avons privilégié une approche théorique plutôt qu'empirique. Pour cela, nous devons décrire un grand nombre de mécanismes intervenants depuis l'application de la contrainte jusqu'à la décomposition du système. Nous montrons que la sensibilité n'est qu'une conséquence de la tendance d'un système à l'emballement thermique. De ce fait, nous apportons ainsi un éclairage physico-chimique conséquent sur la sensibilité des MEs.
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Dates et versions

tel-04042156 , version 1 (23-03-2023)
tel-04042156 , version 2 (09-05-2023)

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Identifiants

  • HAL Id : tel-04042156 , version 1

Citer

Romain Claveau. Modélisation de la décomposition des matériaux énergétiques et de leurs sensibilités. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université de Tours (UT), Tours, FRA, 2023. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04042156v1⟩
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