Conteneurs de stockage de matériel de cuisson pour évaluer la sécurité incendie

Sandia cuisine des conteneurs de stockage de matériel pour évaluer la sécurité incendie

Un conteneur de test après avoir été chauffé à 2000 degrés Fahrenheit pendant quatre heures aux laboratoires nationaux Sandia. Bien que le conteneur ait gonflé, il ne s’est pas ouvert. L’équipe a effectué des tests de fuite supplémentaires pour déterminer l’emplacement des fuites par trou d’épingle. Crédit : Laboratoires nationaux Sandia

Une équipe de Sandia National Laboratories a effectué une série de tests sur des conteneurs en acier inoxydable spécialement conçus et utilisés par le ministère de l’Énergie pour le stockage et le transport de matières dangereuses.

Les ingénieurs, les technologues et les chefs de projet ont été surpris de constater que les conteneurs ne se sont pas ouverts lorsqu’ils ont été chauffés à 2000 degrés Fahrenheit. C’est presque aussi chaud qu’un four à ciment.

« Ces conteneurs ont été soudés et chauffés à 2000 degrés, nous avons donc supposé qu’ils allaient s’ouvrir, mais ils ont plutôt développé de petits trous d’épingle », a déclaré Walt Gill, directeur des tests et ingénieur en mécanique de Sandia. « Nous pensons que le matériau à l’intérieur a réagi avec le conteneur lui-même et a produit des trous d’épingle dans le conteneur. Ces minuscules trous laissent échapper tout le gaz surchauffé sans que les conteneurs ne se pressurisent et ne se séparent. »

La série de 10 tests a été conçue pour imiter un hypothétique incendie brûlant dans une installation du DOE et engloutissant un conteneur qui avait été renversé sur le côté et laissé à l’extérieur de son emballage isotherme, qui le protège de la chaleur. Étant donné que ces conteneurs ne sont pas conçus pour résister à un tel incendie, l’objectif du test était de déterminer quelle quantité, le cas échéant, de matériau stocké dans le conteneur serait rejetée dans l’air lors d’un tel accident, ont déclaré Gill et Austin Baird, le test ingénieur.

Étant donné que le conteneur est un système complexe et stratifié de conteneurs en acier, il est à espérer que tout matériau qui sort par un trou d’épingle serait contenu ou réduit par une couche externe. En 2018, l’équipe a mené des tests similaires évaluant la sécurité de conteneurs similaires.

Ces informations seront utilisées par les décideurs politiques pour déterminer les règles de sécurité visant à protéger les employés et l’environnement.

Conteneurs emboîtés pour le stockage et la manutention

Les conteneurs en acier inoxydable sont emboîtés les uns dans les autres dans le cadre d’un système complexe en couches, a déclaré Baird. Il y a un récipient intérieur en acier inoxydable avec un couvercle pop-on comme une boîte à biscuits appelée boîte de conserve. Ensuite, il y a deux conteneurs en acier inoxydable qui sont soudés : un conteneur intérieur et un conteneur extérieur. Ces trois conteneurs sont placés dans un autre colis pour l’expédition. Les conteneurs sont utilisés dans tout le complexe du DOE.

Sandia cuisine des conteneurs de stockage de matériel pour évaluer la sécurité incendie

Austin Baird, ingénieur d’essais de Sandia National Laboratories, à gauche, et Shane Adee, technologue d’essais thermiques, insèrent soigneusement le conteneur d’essai dans le radiateur sur mesure. Chaque conteneur avait 18 capteurs de température et deux capteurs de pression. Crédit : Laboratoires nationaux Sandia

La série d’essais a commencé l’automne dernier et a été menée au complexe d’essais thermiques de Sandia. Le complexe d’essais thermiques effectue des tests de sécurité incendie pour une variété de programmes, des systèmes d’armes aux conteneurs d’expédition, a déclaré Gill. Le complexe a également la capacité de concevoir et de construire des chambres de chauffe personnalisées pour ces tests, ainsi que d’intégrer les résultats des tests sur le terrain avec une modélisation informatique avancée.

Pour les tests, les ingénieurs ont chauffé les conteneurs en acier à 2000 degrés Fahrenheit en cinq minutes, puis ont maintenu les conteneurs à cette température torride pendant quatre heures dans un appareil de chauffage cylindrique sur mesure. Cet ensemble de durées et de températures est conçu pour imiter un incendie à l’intérieur d’un bâtiment. De nombreux éléments provenant des matériaux de construction et des coffres-forts ignifuges sont soumis à des tests similaires, a déclaré Gill.

« L’une des capacités de Sandia est que nous avons une assurance qualité dans le cadre de laquelle nous pouvons effectuer des tests », a déclaré Victor Figueroa, le coordinateur de l’assurance qualité pour la série de tests. « Je pense que c’est la principale raison pour laquelle beaucoup de consommateurs, comme Savannah River, viennent chez nous. Nous avons le cadre administratif d’assurance qualité de la plus haute qualité nécessaire pour qualifier les articles impliqués dans le stockage et le transport de matières dangereuses. »

Le laboratoire national de Los Alamos a également participé à la série de tests. Ils ont chargé le mélange prédéterminé dans les conteneurs, a déclaré Baird. Ce mélange contenait de l’oxyde d’aluminium – qui est utilisé dans la crème solaire, les peintures et la fabrication du verre – différents sels et de l’eau dans diverses proportions. Le site de Savannah River a construit le collecteur de pression pour le test et le laboratoire national de Savannah River a testé les conteneurs pour détecter les fuites.

Comme les conteneurs n’ont pas percé, comme prévu, l’équipe et ses collaborateurs scientifiques analysent ce qui s’est passé, a déclaré Baird. Une théorie est que le mélange à l’intérieur des conteneurs a réagi avec l’acier inoxydable et a formé des trous d’épingle qui ont permis la libération de la pression sans défaillance catastrophique. Une autre théorie est que la vapeur surchauffée s’est infiltrée à travers les parois minces du conteneur en acier inoxydable, réduisant la pression à l’intérieur des conteneurs.

Baird a ajouté : « Comme les résultats étaient très différents de ce que nous pensions, nous examinons les compositions de gaz avant et après pour déterminer le type de réactions chimiques qui ont eu lieu à l’intérieur des conteneurs. »

Une technologie de test haut de gamme

L’équipe d’ingénierie de Sandia a commencé à planifier les tests il y a environ deux ans, ce qui impliquait de consacrer du temps à la conception et à la construction des configurations de test personnalisées. Les tests d’incendie ont également nécessité de nombreux équipements d’enregistrement spécialisés pour collecter toutes les données nécessaires pour informer les décideurs.

Sandia cuisine des conteneurs de stockage de matériel pour évaluer la sécurité incendie

Victor Figueroa, coordinateur de l’assurance qualité de Sandia National Laboratories, inspecte un conteneur en acier inoxydable spécialement conçu avant de le chauffer à 2000 degrés Fahrenheit pour assurer la sécurité du conteneur pour le stockage et le transport de matières dangereuses. Crédit : Laboratoires nationaux Sandia

Chaque conteneur était équipé de 18 thermocouples de détection de température et de deux capteurs de pression, a déclaré Baird. De plus, l’équipe a utilisé une imagerie aux rayons X en temps réel et une caméra vidéo à sténopé pour surveiller ce qui se passait à l’intérieur de la chambre de chauffe. Ils avaient également une caméra vidéo à l’extérieur de la chambre de chauffe.

L’équipe a collecté toutes ces données avec le système d’acquisition de données d’instrumentation mobile (MIDAS) de Sandia, en partenariat avec des experts en acquisition de données.

« La caméra à sténopé pour regarder à l’intérieur du test était un gros problème », a déclaré Figueroa. « Nous avons en fait pu voir, dans certains cas, et avoir une idée de la taille des trous d’épingle. Nous n’avons pas pu le faire dans le passé, en raison des environnements de test difficiles. À mesure que la technologie s’améliore, nous ‘ êtes en mesure de mieux évaluer la sécurité.

Les tests d’incendie ne sont qu’une partie d’une série de tests de sécurité que les conteneurs emboîtés, dans leur configuration d’expédition, doivent subir pour imiter les conditions d’un accident, a déclaré Gill. Les colis d’expédition sont conçus pour résister à un scénario d’accident hypothétique sans aucun rejet de matière des conteneurs à l’intérieur. Après avoir installé le conteneur dans l’emballage d’expédition, le colis est écrasé contre une surface dure, écrasé par un poids tombant lourd, perforé, plongé dans 50 pieds d’eau et, bien sûr, brûlé dans un incendie entièrement engloutissant.

Pour être certifié par les régulateurs, l’ensemble du package doit effectuer tous ces tests avec des résultats satisfaisants. Il a ajouté: « Ces packages sont vraiment maltraités pendant la séquence de test de qualification pour montrer qu’ils sont sûrs. »

Figueroa a ajouté que le DOE a soutenu les essais au feu et la qualification d’une grande variété de colis pendant des décennies à Sandia.

« Ces packages sont mis en circulation et sont utilisés sur des sites à travers les États-Unis », a déclaré Figueroa. « Nous, ainsi que l’industrie, devons nous assurer que nous concevons et testons rigoureusement les emballages de manière à ce qu’ils soient sûrs. Nous devons nous assurer que nous veillons à la sécurité des travailleurs du site du DOE et du grand public. »


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Fourni par les laboratoires nationaux Sandia

Citation: Conteneurs de stockage de matériel de cuisson pour évaluer la sécurité incendie (2021, 16 novembre) récupéré le 16 novembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-11-cooking-material-storage-safety.html

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