Calorimètre de détonation - Calorimétrie

Habituellement, les calorimètres de combustion sont utilisés pour mesurer la chaleur dégagée lorsque l’on brûle un échantillon sous atmosphère d’oxygène ou inerte.

Même pour les bombes qui supportent de fortes combustions, comme la bombe 1104 chez PARR, les conditions nécessaires pour faire détoner des petites quantités de matières fortement réactives sont souvent difficiles à obtenir et peuvent même aboutir à des conséquences imprévisibles.

Par exemple, la chaleur conventionnelle de combustion du pentaerythriol tétranitrate (PETN) [C5H8N4O12] dans l’oxygène est de 1957 cal/g tandis que la chaleur de détonation dans le vide est de 1490 cal/g (une différence de 24%).

De plus, c’est bien de savoir que le degré d’emprisonnement des matières explosives influence significativement l’énergie libérée. Pour des charges légèrement confinées, l’énergie libérée est en grande partie conservée dans les produits. Quand la charge est lourdement confinée, l’énergie de détonation, pour la plupart, est convertie en énergie cinétique et en énergie interne. Par exemple, la chaleur conventionnelle de combustion de 2,4,6-trinitrotuene (TNT) dans l’oxygène est de 3590 cal/g. La chaleur de détonation pour le TNT à une densité de charge de 1.53 g/cc est de 1093 cal/g et à une densité de 0.998 g/cc est de 870 cal/g. Au contraire, une réaction confinée rapporte environ 600 cal/g.

Des informations fondamentales précises sur le processus de détonation peuvent être obtenues en combinant des mesures de pressions calorimétriques et dynamiques. Ces mesures peuvent être utilisées en fin de compte pour prévoir la performance des explosifs. Le calorimètre de détonation de PARR a été concu pour aider la recherche dans ce secteur.

La bombe de détonation

La bombe sphérique est usinée dans un acier inoxydable de 3.2 cm d’épaisseur et a un diamètre intérieur de 21.6 cm fournissant un volume interne de 5.3 litres. L’ouverture de 9 cm est couverte par un couvercle de 3.8 cm d’épaisseur au centre. Le couvercle est sécurisé par 12.1 cm de diamètre, des boulons de force insérés par le rebord du couvercle et l’étanchéité est réalisée par un joint torique. Le couvercle incorpore une adaptation au centre pour le levage de la bombe, une vanne d’admission et de purge et également deux électrodes isolées. On peut fournir une connexion dacultative sur le couvercle pour un capteur de pression à réponse rapide. La masse de la bombe (cylindre et couvercle) est de 55 kg.