Brevet FR2734048A1 — publié le 19961115

PROCEDE ET MACHINE DE NEUTRALISATION DE MUNITIONS OU DE RECIPIENTS EMPLIS DE PRODUITS DANGEREUX DESCRIPTION L'invention ressortit à un procédé et à une machine correspondante pour neutraliser des munitions telles que des obus et des têtes explosives de missiles, composées en particulier d'une enveloppe extérieure métallique, d'une charge explosive, ou éventuellement d'une charge toxique, et dont l'intérêt est évident en particulier pour les munitions appelées historiques, abandonnées jadis sur les champs de bataille ou ailleurs et qui sont trouvées beaucoup plus tard, bien qu'elle puisse aussi être appliquée avantageusement aux munitions neuves, détruites à des fins de désarmement par exemple.Une application plus générale concerne les récipient emplis de produits dangereux, combustibles, explosifs, toxiques ou autres et dont certains, tels que les armes chimiques, sont d'ailleurs essentiellement des munitions. Par commodité de langage, on ne parlera que de " munitions " dans la description qui suit. De délicats problèmes apparaissent pour neutraliser les munitions à cause du risque d'explosion de la charge. Ce risque est accru pour les munitions historiques, généralement endommagées et dont l'enveloppe est rouillée alors que la charge est souvent intacte. De plus les structures des munitions sont d'une grande variété, ce qui rend impossible l'apprentissage d'un savoir-faire universel pour les manipuler et les neutraliser, surtout pour les munitions historiques, souvent difficiles à identifier ou d'un modèle oublié. Les moyens d'examen tels que les rayons X pour obtenir une image interne de la munition sont souvent imprécis, et l'emploi de tomographes pour obtenir une image tridimensionnelle serait coûteux. La neutralisation de la munition implique d'ouvrir l'enveloppe pour accéder à la charge et la traiter chimiquement ou d'une autre façon. Mais les moyens classiques d'usinage par outil coupant, jet d'abrasif, attaque chimique, électro-érosion ou étincelage sont susceptibles de produire un échauffement suffisant pour faire exploser la charge et doivent donc être écartés. Un procédé, effectivement utilisé par la société General Atomic, comprend un refroidissement cryogénique de la munition à neutraliser dans de l'azote liquide, après quoi elle peut être brisée sans trop de risque, l'enveloppe étant alors fragile et la charge explosive ou toxique étant solidifiée et généralement peu sensible.Un autre procédé déjà proposé consiste à dissoudre l'enveloppe dans une solution d'acide nitrique concentré, puis à neutraliser la charge en installant des électrodes et en réalisant une électrolyse dans un bain d'ions d'argent. Ces deux procédés nécessitent des installations compliquées et coûteuses qui ne peuvent qu'être immobiles, ce qui impose de déplacer les munitions. Leurs coûts de fonctionnement sont également élevés à cause de l'azote liquide ou du métal précieux qu' il faut dépenser.Enfin, le second procédé est lent et, bien qu'il ne fasse pas encourir de risque d'explosion de la charge, n' est pas entièrement sûr car des jaillissements inopinés de gaz toxique sous pression sont possibles avant que l'acide n'ait été remplacé par l'électrolyte de neutralisation, si l'enveloppe se déchire avant l'instant prévu. Les inventeurs sont donc parvenus à la conclusion que l'ouverture de l'enveloppe formant le prélude nécessaire à la neutralisation ne pouvait être accomplie dans des conditions de sûreté suffisante qu' avec un procédé suffisamment lent pour éviter les fausses manoeuvre et l'échauffement, et localisé à une partie de l'enveloppe pour ne pas affaiblir l'ensemble de celle-ci. Il est aussi apparu que le choix d'un usinage localisé permettait d'employer une machine de petite taille qu'on avait loisir d'apporter jusqu'à la munition, sur le site de la découverte, en s'épargnant ainsi les risques et les soucis d'un transport de la munition qui peut être sévèrement réglementé ou même interdit. Le principe auquel on recourt est l'usinage électrochimique produit à l'aide d'une électrode servant d'outil et qui est enfoncée à travers l'enveloppe de la munition. L'outil baigne dans un électrolyte qui assure la réaction électrochimique de dissolution localisée de l'enveloppe, le champ électrique étant trop faible ailleurs que devant l'outil pour qu'une dissolution sensible de l'enveloppe soit produite. Contrairement au procédé connu de corrosion généralisée, il est inutile de plonger toute la munition dans l'électrolyte mais on peut se contenter d'appliquer une ventouse sur l'enveloppe pour n' exposer qu'une petite portion de la superficie à un petit volume d'électrolyte.On remarquera que les procédés de nettoyage, de décontamination et de polissage d'après lesquels une ventouse pleine d'électrolyte est appliquée sur une portion de surface sont déjà connus, mais apparemment toujours avec la volonté d'agir sur toute la surface enclose par la ventouse à la fois et en l'absence d'outil qui n'exerce qu'une action localisée. L'électrolyte peut aussi être choisi pour exercer lui-même la neutralisation de certaines charges, ce qui évite un changement de liquide de traitement après l'ouverture de l'enveloppe. Il faut aussi remarquer que le mode de perçage proposé est plus rapide que le procédé de corrosion générale de l'enveloppe, dans lequel une épaisseur d'un millimètre par jour est enlevée, alors que la même épaisseur est forée en moins d'une minute avec l'invention si on le souhaite. L'invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif * la figure 1 est une vue générale de la première réalisation de l'invention, * la figure 2 est une vue générale d'une deuxième réalisation de l'invention, * et la figure 3 illustre très précisément un trépan employé. On a représenté à la figure 1 un bac 1 dans lequel une munition 2 à neutraliser a été installée en étant en contact électrique avec une anode 3. La munition 2 est composée d'une enveloppe métallique 2.1 qui est l'objet de l'usinage électrochimique décrit cidessous et d'une charge 2.2 interne à l'enveloppe 2.1, explosive ou toxique et dont la nature et l'emplacement exacts peuvent être inconnus. Un générateur 4 de tension continu est relié à cette anode 3 ainsi qu'à un trépan 5 formant une cathode. Conformément au principe commun de l'usinage électrochimique, la mise de la munition 2 au potentiel le plus élevé produit la destruction de celle-ci par corrosion.Le trépan 5 est commandé par un système de commande 6 qui sera décrit plus abondamment tout à l'heure, et on utilise en outre un circuit de régénération d'électrolyte 7 comprenant successivement un bac 8 de réception d'électrolyte usé communiquant avec le fond du bac 1, une centrifugeuse 9 pour séparer l'électrolyte des impuretés qu'il a reçues, un deuxième bac 10, un échangeur thermique 11 pour refroidir l'électrolyte et le maintenir à une température de quelques degrés Celsius, susceptible d'insensibiliser ou de gélifier certaines charges, une pompe 12 et des filtre 13 ; l'électrolyte ainsi purifié est refoulé dans une conduite 14 qui aboutit au sommet du trépan 5, dans un perçage central 15 de celui-ci, puis sort du trépan 5 par l'avant en léchant sa face d'attaque 16 et ses flancs 17 ainsi que la surface correspondante de la munition 2 avant de se disperser dans le bac en emportant les fragments détachés de l'enveloppe de la munition 2. L'électrolyte 9 participe donc pleinement à l'usinage en coulant devant la surface attaquée quand il est neuf. Il n'est pas nécessaire que tout le bac 1 soit empli d'électrolyte. Un évent 18 d'évacuation des gaz est ménagé au sommet du bac 1, fermé ailleurs par un couvercle 19. Ce couvercle 19 et le bac 1 lui-même peuvent être percés d'orifices pour laisser passage à des sondes 20 diverses et à un instrument d'observation 21. Dans la réalisation de la figure 2, le bac 1 de grand volume dans lequel la munition est enclose est remplacé par une ventouse 25, connue en soi comme on l'a déjà signalé et dont le rebord est garni d'un joint 26 plaqué contre une petite portion de la surface de la munition 2. L'intérieur de la ventouse 25 est barré par une grille 27 qui entrave un peu la circulation de l'électrolyte et l'oblige à se répartir sur toute la section d'ouverture de la ventouse 25 pour lui permettre de couler et de se renouveler partout.On retrouve un circuit de régénération 37 qui peut éventuellement être un peu différent du précédent et comprendre successivement un débitmètre 28, un venturi 29 pour pomper l'électrolyte par aspiration, une pompe 30 d'amorçage et de mise en service du venturi 29, un bac d'électrolyte dans lequel l'électrolyte 36 pompé est rejeté, un échangeur thermique de refroidissement 31, et une branche d'alimentation 32 qui aboutit dans la ventouse 25 et derrière la grille 27 et de laquelle l'électrolyte neuf est projeté. Pour favoriser l'aspiration, on prévoit par contre que la branche de refoulement 33, qui aboutit au venturi 29 et par laquelle l'électrolyte usé est aspiré, est prolongée par un tube 34 dans la ventouse 25 et traverse la grille 27.La pompe 30 crée l'aspiration du venturi 29 par une circulation forcée dans une boucle 38 sur laquelle le venturi 29 est placé et qui aboutit par ses extrémités au bac d'électrolyte 30 ; la branche de refoulement 33 se termine dans le venturi 29. L'avantage du pompage par aspiration est qu'aucune surpression n'est créée dans la ventouse 25, ce qui évite que l'électrolyte ne soit projeté si elle se rompait ou était arrachée de la munition 2 ; elle n'est d'ailleurs pas remplie entièrement d'électrolyte en général. On retrouve un trépan 35 qui constitue un élément essentiel de l'invention dans l'axe de la ventouse 25 et qui s'étend jusqu'à la munition 2 en traversant la grille 27. Le générateur de tension 4 qui place la munition 2 et le trépan 35 aux potentiels électriques voulus est identique au précédent. Le trépan 5 de la figure 1 est représenté à la figure 3. On peut y distinguer un corps 40 en laiton en forme de cylindre creux et que frotte un balai 41 de transmission du courant du générateur 4. Le corps 40 est percé pour le passage d'un tube 42 dans lequel l'électrolyte neuf, originaire d'un flexible 43, circule. Le perçage du corps 40 est cependant beaucoup élargi à l'arrière, afin de pouvoir y loger un ressort 44 destiné à presser le trépan 5 contre la munition 2. Le ressort 44 est également comprimé contre un plateau 45 relié à une crémaillère 46 entraînée par une roue dentée 47 : la rotation d'un moteur 48 solidaire du couvercle 19 fait tourner la roue dentée 47 et descendre le plateau 45 et maintient donc la force d'appui du trépan 5 par l'action du ressort 44. Un tube-guide 49 est également uni au couvercle 19 grâce à une structure 51 qui le soutient. Une autre structure 52, solidaire du plateau 45, soutient des galets 50 disposés en couronne autour du corps 40 en le serrant. L'un au moins de ces galets 50 est mû par un moteur 53 et fait donc tourner le corps 40, les autres galets 50 étant des galets de support. Ce dispositif illustre le principe de la rotation et de l'avance de la cathode. Ces deux fonctions pourraient être obtenues par des moyens miniaturisés du commerce tels qu'un dispositif à engrenage plastique pou la rotation et un moteur pas à pas pour l'avance de l'outil. Les flancs 17 du trépan 5 sont recouverts par un tube isolant 54. De plus, sa face d'attaque 16 est précédée d'un roulement composé d'une cage 55 fixée à cette face d'attaque 16 et de billes 56 qui en dépassent vers l'avant pour toucher le fond du trou foré dans l'enveloppe de la munition 2. Une butée à billes 57 est intercalée entre le bout du ressort 44 fixe en rotation et le fond de l'élargissement du perçage du corps 40, qui est tournant. Voici les raisons des aménagements dont le description précède. Il est important d'approcher autant que possible la face d'attaque 16 du trépan 5 de la matière de la munition 2, ce qu'on obtient grâce au ressort 44 et au système d'avance du corps 40, mais sans créer d'arc en la touchant ou en l'approchant trop. On choisit donc d'employer les billes 56 comme éléments d'espacement pour maintenir la face d'attaque 16 à une courte distance constante. Elles doivent donc être construites en matière isolante, ce qui fait qu' elles protègent localement la munition 2 de l'attaque électrochimique. C'est pourquoi la rotation du trépan 5 par les rouleaux 50 permet de déplacer les billes 56 et de forer tout de même un trou de fond presque régulier. Le tube-guide 49 permet de contenir les vibrations et les mouvements latéraux du trépan 5 qui le porteraient au contact du trou foré.Le tube isolant 54 présente l'avantage analogue de contrarier l'élargissement du trou foré, ce qui maintient son diamètre seulement légèrement supérieur à celui du trépan 5 et peut parfaire le guidage. On peut donc forer avec une grande sécurité. Le trépan 35 peut être semblable au trépan 5, le fond de la ventouse 25 tenant lieu de couvercle 19. Il est avantageux de choisir un électrolyte susceptible de neutraliser lui-même la charge quand l'enveloppe de la munition est percée. Un produit capable de neutraliser un grand nombre de substances chimiques peut être constitué par mélange de soude, d'éthanol et d'ammoniaque. Cependant, lorsque la nature de la substance chimique est bien identifiée, il peut être préférable d'user de formulation d'électrolytes spécifiques pour obtenir une action plus rapide. Par exemple : - eau + éthanol + ammoniaque (pour le phosgène) - soude (pour l'ypérite) - acide nitrique (pour le V.X) - solution de chlorure de chaux (pour 1' ypérite) ou bien des solutions de décontamination douces comme le DS2 connu des hommes de l'art (2% de soude, 28% d' éthylène-glycol-mono-méthyle-éther, 70% de diétylène triamine). Sinon, un électrolyte classique tel que la saumure (NaCl ou NaNO3) ou un autre électrolyte neutre ou légèrement alcalin est possible. Les électrolytes acides sont en général plus dangereux avec les charges usuelles. Le système de la figure 1, où l'électrolyte est projeté dans l'ouverture forée dans la munition 2, se prête bien à l'extraction de charges liquides ou pulvérulentes qui se mêlent à l'électrolyte et sont isolées dans la centrifugeuse 9. Ces charges peuvent ou non avoir été neutralisées chimiquement par l'électrolyte. Au lieu d'un trépan fixe et ponctuel, on pourrait concevoir un trépan de grand périmètre et creux au centre pour découper un morceau de l'enveloppe plutôt que la forer, ou encore un trépan mobile pour le même but. Le trépan 5 ou 35 est avantageusement fin et peut n' avoir que deux centimètres de diamètre, par exemple. La gamme d'usinage électrochimique établit les paramètres du perçage (électrolyte, densité de courant, rotation de la cathode, avance de l'outil, température, ...). Cette gamme comporte deux étapes singulières les conditions d'accès à la surface métallique de l'enveloppe, pour le démarrage du perçage, e les conditions de fin de perçage, appelé " débouché " de l'outil. Les conditions d'accès à la surface de l'enveloppe peuvent être difficiles pour les munitions " historiques " (recouverte de rouille, d'une gangue de terre, etc.). Dans ce cas, l'extrémité du trépan est remplacée par dévissage par une tige qui vient au contact de la surface de la pièce placée dans un grillage qui fait office de contre-électrode. Le procédé de nettoyage est décrit par ailleurs dans le brevet français 2 555 616 " Procédé pour enlever la gangue de pièces métalliques " de N. Lacoudre et C. Volfovsky. Lorsque la surface métallique est dégagée, le perçage électrochimique tel que décrit par la présente invention peut commencer. Enfin, lorsque les conditions de débouché sont obtenues, il est préférable d'arrêter l'avance de la cathode pour laisser la dissolution électrochimique de la paroi résiduelle s'effectuer en condition statique, si on veut éviter la formation d'un copeau final avant, et éviter la pénétration de l'outil dans le corps de la munition. REVENDICATIONS 1. Procédé de neutralisation de munitions (2) formées d'une enveloppe métallique (2.1) entourant une charge (2.2), caractérisé en ce qu'il consiste à percer localement l'enveloppe jusqu'à la charge par un outil (5, 35) d'usinage électrochimique. 2. Procédé- de neutralisation de munitions suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe est percée avec un électrolyte exerçant un effet de neutralisation chimique de la charge. 3. Procédé de neutralisation de munitions suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'électrolyte comprend de la soude, de ltéthanol et de l'ammoniaque. 4. Machine de neutralisation de munitions d'après un procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une électrode constituant l'outil et un moyen de déplacement (44, 48) de l'électrode (5, 35) à travers l'enveloppe (2.1), et un récipient (1, 25) contenant l'électrode et empli au moins partiellement d'électrolyte. 5. Machine de neutralisation de munitions suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le récipient est une ventouse appliquée sur l'enveloppe. 6. Machine de neutralisation de munitions suivant l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que l'électrode est équipée d'éléments isolants (56) à l'avant (16), qui occupent une partie de sa section et touchent l'enveloppe (2.1), et en ce que la machine comprend un moyen (50, 53) de mise en rotation de l'électrode.