FR2778238A1 - Chemical or biological warfare munition destruction process - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se situe dans le domaine des munitions contenant desThe present invention is in the field of ammunition containing
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 toxic chemical or bacteriological agents. Its purpose is to propose a method and an installation for destroying such ammunition5 which are satisfactory for the safety of personnel
et de l'environnement.and the environment.
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 It relates more particularly to the destruction of such munitions from the battlefields where they are found, after firing, but which have not worked for various reasons. These munitions have a
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. very great pyrotechnic danger since it is reasonable to think that the initiation pyrotechnic chain is in the operational position and can operate under the effect of even low stresses.
Le danger pyrotechnique se double d'un danger toxique. The pyrotechnic danger is coupled with a toxic danger.
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 The manipulation by personnel of this ammunition is prohibited and the use of advanced process automation, based on remote handling, is required to
fait.fact.
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 These ammunition, of the shell head type, include in different envelopes, generally metallic: - a charge of toxic agent, - a pyrotechnic charge of dispersion, - an initiation system which initiates the operation of the pyrotechnic charge of dispersion and causes the munition to burst and disperse
l'agent toxique.the toxic agent.
Le système d'initiation est par exemple du type The initiation system is for example of the type
fusée d'impact, ou de proximité.impact or proximity rocket.
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 Chemical toxic agents are among those known as "combat gases" and are characterized by their suffocating, vesicant, hemotoxic or neurotoxic action. Bacteriological toxic agents are much less known, but microbial or viral strains
sont utilisées.are used.
Par destruction des munitions nous entendrons la destruction des contenants et des contenus: c'est-à- By destruction of ammunition we mean the destruction of containers and contents:
dire la destruction de la charge pyrotechnique de dispersion, la destruction (ou détoxication) de la say the destruction of the pyrotechnic charge of dispersion, the destruction (or detoxification) of the
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. charge of toxic agent and finally the destruction of the envelopes which contain these charges and of the structure of the ammunition so that they can be scrapped or recycled after decontamination.
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 The methods consisting in placing relay charges on the munition to initiate the operation of the pyrotechnic charge for dispersion, in appropriate installations, such as the method described in patent FR 2 704 640, are difficult to envisage since they are little or not suitable for the setting
oeuvre de télémanipulation.telemanipulation work.
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 Methods using armored furnaces to heat the munition until the pyrotechnic charge of dispersion disperses are also known. If these methods lend themselves well to automation, they have the disadvantages of being implemented in complex and heavy installations and of being very energy-consuming. Indeed the material of the furnace and the shield loses its mechanical properties when hot, the device must be largely oversized to resist detonations and it will take a lot of energy to heat it. For example, patent WO 96/12157 describes an oven containing a detonation enclosure in which the ammunition to be destroyed is placed, which is thus indirectly heated until it bursts. The process of the present invention, compatible with advanced automation, aims to resolve these
problèmes tout en présentant des conditions d'utilisation satisfaisantes pour la sécurité des10 personnels et de l'environnement. problems while presenting satisfactory conditions of use for the safety of personnel and the environment.
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 According to the present invention, the method of destroying ammunition, placed in a sealed and explosion-proof closed enclosure, said ammunition comprising at least one charge of toxic agent and one pyrotechnic charge of dispersion, the reaction of which is initiated, is such that the cycle following operations is carried out: - a first beam of a power laser pierces an opening in the ammunition to access the charge of dispersion, - a second beam of a power laser heats the pyrotechnic charge of dispersion until its reaction, - after bursting of the ammunition the enclosure is purged of effluents and emptied of solid debris for the
réalisation d'un autre cycle.another 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 The first laser beam cuts into the munition an opening of sufficient size, section greater than 0.5 cm2 approximately but less than 8 cm2 approximately and for example between 1 and 4 cm2 approximately. This opening exposes a portion of the pyrotechnic charge or at least a portion of the envelope surrounding said charge according to the
configuration de la munition.configuration of the ammunition.
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 During the heating by the second laser beam, the temperature of the pyrotechnic charge of dispersion increases, when it reaches its point of auto ignition, the pyrotechnic charge reacts by a more or less lively combustion, a deflagration or a detonation. We will use the term explosion to designate these different types of reaction.
qui peuvent avoir lieu suivant le degré de confinement. which can take place according to the degree of 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 This reaction bursts the ammunition and disperses the toxic agent. The effluents thus released and the solid debris are then sent to additional installations for treatment: these installations include ovens for pyrolysis under vacuum or reduced pressure or molten metal baths, or
tout autre installation de détoxication et de traitement. any other detoxification and treatment facility.
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 Preferably, it is the beam emission from the same power laser which is used for the first two steps of the method. The laser beam is focused for piercing the ammunition, then the laser beam is defocused for heating the pyrotechnic charge of dispersion. By using a defocused beam we manage to heat, and this quite quickly, a large surface of the pyrotechnic charge to obtain a certain reaction of the charge, whereas if the heating is too punctual the reaction can be a simple combustion of the pyrotechnic charge . Advantageously, the second laser beam may be intermittent, which allows the heat to be distributed over a larger surface and prevents overheating.
très ponctuel.very punctual.
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 When the laser used in this process is a Neodymium YAG laser, its beam is guided towards the ammunition by an optical fiber, at least for the phase
de chauffage.of heating.
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 Preferably, the first two steps are carried out under vacuum or under an atmosphere of neutral gas, for example nitrogen. This procedure avoids the formation, especially during the second stage, of combustible or detonating gas mixtures which would severely stress the installation. This process, conducive to automation, allows the destruction of ammunition under conditions satisfactory to operators and the environment. In addition it solves the problems posed. Since the explosion-proof enclosure is not heated, it does not require oversizing to take account of the reduction in the mechanical properties of the materials when the temperature increases. Only the pyrotechnic charge of dispersion, possibly with its envelope being heated, by the laser beam consumption
d'énergie est très réduite.energy is very reduced.
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. The installation for implementing the process of the invention comprises: - an explosion-resistant enclosure, this enclosure is sealed in a sealed manner by airlocks for entry and emptying, - means for evacuating and / or admit an inert gas, - windows for the passage of laser beams, - a power laser, as well as means for focusing or defocusing the beam and directing and aiming it at different zones of the munition, - remote handling means, appropriate automata and monitoring equipment.
Un cycle d'opérations comporte les étapes sui- An operation cycle includes the following steps:
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 -: introduction into the enclosure of the munition to be destroyed, closing of the airlock, establishment of the vacuum or atmosphere of inert gas, - mobile aiming of the focused laser beam for piercing the opening, then heating of the charge pyrotechnic by the defocused beam, - after bursting of the munition sweeping off the gaseous effluents and emptying of the liquid residues and solid debris by the emptying airlock; these residues are automatically directed to the additional detoxification installations, - the emptying airlock is closed, the intake airlock is
ouvert pour la réalisation d'un nouveau cycle. open for the completion of a new cycle.
Par exemple avec un laser à C02 de 5 kW de puis- For example with a C02 laser of 5 kW of power
sance, on perce en une minute environ une ouverture carrée de 20mm de côté dans l'enveloppe en acier ou en sance, a square opening of 20mm square is drilled in about one minute in the steel casing or in
fonte de la munition sur une épaisseur d'environ 10mm. melting of the ammunition to a thickness of about 10mm.
Le chauffage de la charge pyrotechnique par cette ouverture de 4cm2, jusqu'à sa réaction, nécessite Heating the pyrotechnic charge through this 4cm2 opening, until it reacts, requires
environ 1 minute.about 1 minute.
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