Combustion d'une nappe de liquide inflammable répandue au sol après perte de confinement. Phénomène à cinétique lente (montée en puissance progressive), à effets essentiellement thermiques.

Physique : évaporation du liquide → mélange avec l'air → inflammation → flamme stationnaire au-dessus de la nappe. Le rayonnement émis dépend du diamètre de la nappe, de la nature du combustible (essence, gazole, hydrocarbures lourds) et de l'humidité ambiante.

Effets caractéristiques :

• SELS 8 kW/m² — distance d'effet typique : 50 m pour 50 m³ de gazole.
• SEL 5 kW/m² — 70 m.
• SEI 3 kW/m² — 100 m.

Cas historique : Buncefield (Royaume-Uni, 2005). Citernes d'essence du dépôt Hertfordshire débordant dans la cuvette, formation d'un nuage d'essence vaporisée s'enflammant en UVCE puis feu de nappe sur 2 000 m². Effet thermique sur 25 hectares, blessures à 43 personnes, aucun mort grâce au week-end. Coût total : 750 M£.

Explosion d'un nuage de gaz inflammable formé après rejet et mélangé à l'air dans le domaine d'explosivité (entre LIE et LSE). L'inflammation provoque une combustion supersonique ou subsonique selon les conditions (déflagration ou détonation).

Conditions favorables à un UVCE :

• Quantité de gaz importante (typiquement > 500 kg).
• Présence d'obstacles (tuyauteries, racks, équipements) qui accélèrent la flamme.
• Confinement partiel (entrepôt, abri, zone densément encombrée).
• Source d'ignition retardée (le nuage doit avoir le temps de se former).

Effets : surpression (pas thermique en premier ordre). SELS 200 mbar (létalité 5 %), SEL 140 mbar, SEI 50 mbar (bris de vitres généralisé). Les effets de surpression sont anisotropes et dépendent de la densité des obstacles.

« L'UVCE est le phénomène le plus difficile à modéliser car il dépend de paramètres aérodynamiques très locaux. Les modèles intégraux (TNO Multi-Energy, Baker-Strehlow) restent des approximations à grande échelle. »

— INERIS, Oméga-9, 2018

Cas historiques : Flixborough (UK, 1974, 28 morts, cyclohexane), Pasadena Texas (1989, 23 morts, polyéthylène), San Juanico Mexico (1984, 500+ morts, GPL), Buncefield (UK, 2005, déjà cité).

Explosion d'un réservoir contenant un liquide sous pression chauffé au-delà de sa température de vaporisation atmosphérique. Phénomène à cinétique extrêmement rapide (quelques minutes après le début du chauffage), parmi les plus violents qu'on puisse rencontrer dans l'industrie.

Séquence type :

1. Feu à proximité d'un réservoir (camion-citerne GPL, sphère de propane, wagon de chlorure de vinyle…).
2. Échauffement progressif du contenu liquide → augmentation de la pression interne.
3. Affaiblissement métallurgique de la paroi due aux flammes léchantes (température > 600°C en partie supérieure).
4. Rupture catastrophique du réservoir.
5. Vaporisation explosive du liquide (multiplication par ~ 200 du volume gaz).
6. Si combustible : boule de feu (fireball) de plusieurs centaines de mètres de diamètre.
7. Projection de fragments à plusieurs centaines de mètres.

Effets cumulés : thermique + surpression + projection. Le rayonnement de la boule de feu peut atteindre 200 kW/m² à proximité. Les fragments métalliques sont projetés jusqu'à 1 000 m.

Le boil-over est un phénomène spécifique aux bacs d'hydrocarbures lourds (fioul, pétrole brut). En cas d'incendie de bac :

1. Une « onde de chaleur » descend progressivement dans le liquide en feu.
2. Si elle rencontre une couche d'eau (eau de pluie infiltrée, eau de pied de bac), celle-ci se vaporise brutalement.
3. Le volume d'eau (× 1 700) projette le liquide en feu hors du bac sous forme de pluie enflammée — c'est le boil-over.
4. Effets thermiques massifs à plusieurs centaines de mètres.

Le boil-over peut survenir plusieurs heures voire dizaines d'heures après le début de l'incendie — d'où la difficulté pour les pompiers de prévoir l'instant exact. C'est la raison pour laquelle on évacue systématiquement les opérateurs des bacs adjacents en cas de feu de bac d'hydrocarbure lourd.

Le flash-fire (feu éclair) est l'inflammation rapide d'un nuage de gaz inflammable sans surpression notable (à la différence de l'UVCE). Le nuage brûle « à fond perdu », créant un effet thermique transitoire mais intense (~ 30 kW/m² pendant quelques secondes). Tous les flash-fire ne sont pas suivis d'UVCE — ça dépend de la densité d'obstacles.

La dispersion atmosphérique de gaz toxiques est, statistiquement, le phénomène industriel le plus dévastateur en pertes humaines dans l'histoire (Bhopal 1984 : ~ 20 000 morts). Les substances concernées sont nombreuses :

• Chlore (Cl₂) — traitement de l'eau, chimie. SEI 90 ppm pendant 30 min, SEL 240 ppm.
• Ammoniac (NH₃) — réfrigération industrielle, chimie. SEI 200 ppm, SEL 1 100 ppm.
• Sulfure d'hydrogène (H₂S) — pétrole, biogaz, agroalimentaire. SEI 100 ppm, SEL 360 ppm.
• Dioxyde de soufre (SO₂) — métallurgie, raffinage. SEI 30 ppm, SEL 75 ppm.
• Acide cyanhydrique (HCN) — chimie de spécialité. SEI 7 ppm, SEL 28 ppm.
• Méthyl-isocyanate (MIC) — production de carbamates et pesticides. C'est la substance de Bhopal.

La modélisation de la dispersion utilise des codes comme Phast (DNV-GL), ALOHA (US EPA, gratuit), SLAB, DEGADIS. Les résultats dépendent fortement des conditions météo : vitesse de vent, classe de stabilité atmosphérique (Pasquill-Gifford A à F), humidité, température.

Pour les nuages de gaz lourds (chlore, vapeurs d'ammoniac saturé, GPL froid), la dispersion est radicalement différente de celle des gaz neutres : ils restent au sol, contournent les obstacles, s'accumulent dans les dépressions du terrain. C'est ce qui a tué les habitants de Bhopal qui dormaient au rez-de-chaussée.

Chaque phénomène dangereux modélisé produit une carte d'effets : trois cercles concentriques (SELS, SEL, SEI) qui représentent les distances atteintes par les effets à un seuil donné, dans des conditions météo défavorables.

Ces cartes sont ensuite superposées au cadastre pour décompter le nombre de personnes exposées dans chaque zone — c'est ce qui détermine la gravité G dans la grille MMR.

Pour un site Seveso seuil haut typique :

• Le nombre de scénarios modélisés varie de 10 à 100 selon la complexité.
• La distance d'effet maximale (SEI thermique) peut atteindre 500 à 2 000 m pour un grand dépôt pétrolier.
• Pour la dispersion toxique, les distances SEI peuvent dépasser 5 km (cas chlore liquéfié 100 t).

Ces cartes sont ensuite utilisées pour :

• Le dimensionnement du PPI (périmètre d'intervention préfectoral).
• Le tracé des zones du PPRT (où l'urbanisation est limitée ou interdite).
• L'information du public (DICRIM communal).
• La conception ou repositionnement des équipements (génie civil défensif, distances internes).