2.3 Phénomènes dangereux : UVCE, BLEVE, boil-over, dispersion toxique

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.

Les trois seuils d'effets thermiques de l'arrêté du 29 septembre 2005, utilisés pour tracer les cercles d'effets :

• SELS — 8 kW/m² : seuil des effets létaux significatifs, correspondant à 5 % de létalité.
• SEL — 5 kW/m² : seuil des effets létaux, correspondant à 1 % de létalité.
• SEI — 3 kW/m² : seuil des effets irréversibles sur la vie humaine.

Cas historique : le dépôt pétrolier de Buncefield (Hertfordshire, Royaume-Uni), le 11 décembre 2005. Le débordement d'un bac d'essence forme un vaste nuage de vapeurs qui s'enflamme en explosion de nuage, suivie d'un incendie de plusieurs bacs qui a duré plusieurs jours. L'explosion s'est produite un dimanche matin sur un site peu occupé : plusieurs dizaines de blessés, aucun décès. L'enquête britannique reste l'un des retours d'expérience les mieux documentés sur les dépôts de liquides inflammables.

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.

Cas historiques : Flixborough (Royaume-Uni, 1^er juin 1974, 28 morts, rejet massif de cyclohexane) — c'est l'accident qui, avec Seveso, a déclenché la première directive européenne ; Pasadena (Texas, 1989, 23 morts, unité de polyéthylène) ; Buncefield (2005). Notre article sur la catastrophe de Flixborough revient en détail sur l'enchaînement technique et ses suites réglementaires.

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 le phénomène industriel qui a causé les bilans humains les plus lourds de l'histoire — Bhopal, en 1984, reste la référence absolue. Les substances concernées sont nombreuses, et chacune a son contexte industriel :

• Chlore (Cl₂) — traitement de l'eau, chimie minérale. Gaz plus lourd que l'air, donc rampant.
• Ammoniac (NH₃) — réfrigération industrielle, agroalimentaire, chimie de l'azote.
• Sulfure d'hydrogène (H₂S) — pétrole, biogaz, assainissement, agroalimentaire. Traître : il anesthésie l'odorat avant d'être mortel.
• Dioxyde de soufre (SO₂) — métallurgie, raffinage, papeterie.
• Acide cyanhydrique (HCN) — chimie de spécialité, traitement de surface.
• Méthyl-isocyanate (MIC) — production de carbamates et pesticides. C'est la substance de Bhopal.

La modélisation de la dispersion s'appuie sur des codes de calcul spécialisés, dont certains sont publics. Les résultats dépendent fortement des conditions météorologiques retenues : vitesse du vent, classe de stabilité atmosphérique (échelle de Pasquill, A à F), température et humidité. Les études de dangers retiennent conventionnellement des conditions défavorables, qui maximisent les distances atteintes.

Pour les nuages de gaz lourds (chlore, ammoniac libéré à l'état liquéfié, GPL froid), la dispersion n'a rien à voir avec celle d'un gaz neutre : le nuage reste au sol, contourne les obstacles et s'accumule dans les points bas du terrain. C'est cette physique-là qui explique la surmortalité au niveau du sol à Bhopal — et c'est aussi pourquoi la consigne de mise à l'abri dit de monter à l'étage plutôt que de descendre en sous-sol.

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).