Il est essentiel de savoir comment prévoir les répercussions d’une explosion d’hydrogène non confinée à l’extérieur afin de protéger les travailleurs, le public et les infrastructures qui soutiennent l’économie de l’hydrogène comme source d’énergie.
À mesure que le Canada progresse dans sa quête d’énergie propre, l’hydrogène continue de se démarquer comme un puissant vecteur énergétique. Les recherches qui étudient ses applications potentielles portent sur la production d’électricité, le transport longue distance, le stockage d’énergie et bien plus encore.
Et, comme tout combustible, l’hydrogène doit être manipulé avec précaution, notamment parce qu’il est extrêmement inflammable.
Bien que cela soit rare, une explosion en extérieur peut se produire lorsque de l’hydrogène gazeux s’échappe accidentellement de son conteneur et s’enflamme. Cela peut se produire par exemple dans un poste de ravitaillement en hydrogène, des installations industrielles ou même sur la route pendant le transport. Mais, par rapport aux explosions qui se produisent dans des espaces confinés, celles qui se produisent « à l’air libre » sont plus susceptibles d’avoir un effet sur le public. D’où la nécessité encore plus grande d’atténuer de tels risques.
Pour cette raison, une équipe de recherche des Laboratoires de Chalk River utilise la modélisation informatique afin de mieux comprendre et de fournir les données nécessaires pour prévenir de tels événements, à savoir les explosions d’hydrogène à l’air libre et les ondes de pression et de choc qui en résultent et qui détruisent tout sur leur passage.
Les chercheurs ont élaboré leurs propres modèles informatiques avancés pour simuler les effets d’une explosion en plein air sur les structures voisines, en utilisant comme référence les données d’une expérience réelle impliquant des détonations contrôlées d’hydrogène à proximité de murs en béton armé.
Ce qui distingue leur modèle, c’est la façon dont il associe plusieurs disciplines scientifiques pour rendre compte avec plus de précision de ce qui se passe lors d’une explosion. Il associe la dynamique des fluides et la dynamique thermique, la mécanique des structures et la chimie.
« De nombreux modèles empiriques font abstraction des aspects liés à la chimie en raison de leur complexité », explique Yuqing Ding, scientifique spécialisé dans les matériaux aux Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC).
Le modèle utilisé par l’équipe intègre toutefois une chimie simplifiée qui permet de reproduire efficacement le mécanisme réel de l’explosion. Et lorsque l’équipe a comparé ses simulations aux résultats expérimentaux réels, elle a constaté que son approche correspondait raisonnablement bien à la réalité, validant ainsi la fiabilité de son modèle pour les évaluations en matière de sécurité, de risques et de conception technique.
En simulant virtuellement de tels scénarios, ces travaux ouvrent la voie à une prévision précise et efficace des forces générées par les explosions, sans avoir recours à des tests physiques coûteux et chronophages ni à un superordinateur. De tels outils sont essentiels pour gérer les risques et renforcer la confiance du public au moment où l’hydrogène devient la pierre angulaire de l’avenir énergétique propre du Canada.
Ce projet de recherche est financé par le programme du Plan de travail fédéral sur les activités de science et technologie nucléaires (le Plan de travail) d’Énergie atomique du Canada limitée (EACL), qui met en relation les organismes, ministères et agences fédéraux avec l’expertise et les installations en sciences nucléaires dont nous disposons aux Laboratoires de Chalk River.
Dans le cadre de ce programme, nos chercheurs mènent des projets conçus pour soutenir les responsabilités et les priorités fondamentales du gouvernement canadien dans les domaines de la santé, de la sûreté et de la sécurité, de l’énergie et de l’environnement.
