Laboratoire d'expérimentation des feux (LEF)
Le laboratoire d’expérimentation des feux (LEF) a pour mission principale l’étude des incendies en milieu confiné. Pour ses recherches, il s’appuie sur la plateforme expérimentale GALAXIE référencée dans le projet Européen OFFERR (eurOpean platForm For accEssing nucleaR R&d facilities).
Situé sur le centre de recherche de Cadarache, dans les Bouches du Rhône, il est constitué de 16 collaborateurs, chercheurs, ingénieurs et techniciens. Au sein de l’IRSN, le laboratoire appartient au groupe thématique de recherche «Incendie Explosion» et a été agréé par l’HCERES en 2021. Il apporte également un soutien technique dans le cadre des expertises de sûreté.
Contexte
Le laboratoire mène des études expérimentales dans des installations à grande et petite échelles sur le risque incendie en milieu nucléaire, au sein de la plateforme Galaxie. Une base de connaissance est ainsi développée et concerne la compréhension des mécanismes de l’incendie et des phénomènes qui s’y rattachent comme le développement du feu, la propagation des fumées ou la stratification des gaz au sein d’une installation. Les effets du confinement dans des milieux fortement viciés sont également des thématiques de fort intérêt.
Des phénomènes plus spécifiques comme la propagation d’une flamme sur des chemins de câbles ou l’effet de la sous-oxygénation sur le processus de pyrolyse sont regardés à petite échelle à l’aide de dispositifs expérimentaux analytiques. La base de données expérimentales qui permet la capitalisation de ces connaissances est utilisée au sein de l’IRSN et par d’autres partenaires pour valider les modèles incendie de nombreux outils de simulation numériques.
La majorité des grands programmes expérimentaux sont menés soit au travers de collaborations bilatérales, nationales ou internationales, soit sous l’égide d’organismes tel que l’OCDE. Au sein de l’IRSN, le laboratoire appartient au groupe thématique de recherche « incendie-explosion » et a été agréé par l’HCERES en 2017. Il apporte également un soutien technique dans le cadre des expertises de sûreté incendie.
Photo : Laboratoire LEF - vue de la nappe laser dans le dispositif expérimental STYX - © Jean-Marie Huron_Signatures_Médiathèque IRSN
Axes de recherche
Les thèmes de recherche étudiés au sein du laboratoire concernent la caractérisation du terme source incendie et ses conséquences sur l’installation (confinement, effets de pression, propagation des fumées, stratification des gaz…).
Concernant la caractérisation des foyers, des travaux spécifiques portent sur l’étude du processus de changement de phase ou de pyrolyse, étudiés à moyenne échelle sous l’effet du rayonnement thermique de la flamme (régime radiatif). L’effet de la sous-oxygénation sur le débit massique de pyrolyse est une des thématiques d’intérêt pour le laboratoire.
Les effets de la viciation de l’air sur les régimes de combustion sont également étudiés à moyenne échelle de manière analytique mais aussi de manière plus globale, au sein d’un compartiment confiné et ventilé mécaniquement, à petite ou grande échelle. Lors de ces scénarios globaux à grande échelle, les foyers complexes sont directement mis en œuvre au sein des installations expérimentales grande échelle. Ces foyers concernent généralement des nappes d’hydrocarbures, des câbles électriques, des armoires électriques ainsi que des boîtes à gants.
Les conséquences d’un incendie sont abordées principalement avec l’étude de la propagation des fumées et la caractérisation des écoulements au sein de l’installation et du réseau de ventilation. D’autres phénoménologies plus spécifiques comme les effets de pression, les inversions de débit, l’aéraulique de zones non-ventilées sont également étudiées par le laboratoire.
Autour de ces axes de recherche, le laboratoire a réalisé trois grands programmes expérimentaux, sous l’égide de l’OCDE/NEA. Ces programmes internationaux nommés PRISME (Propagation d'un incendie pour des scénarios multi-locaux élémentaires) ont été réalisés au sein de la plateforme GALAXIE de 2006 à 2022. Un autre programme, nommé FAIR (Fire risk Assessment through Innovative Research), a été initié le 1er juin 2023 pour une durée de cinq ans, toujours sous les auspices de l’OCDE/NEA.
Photo : gros plan sur un chemin de câbles électriques installé sur le dispositf CISCCO. - © Philippe Dureuil/Médiathèque
Equipements et techniques
La Plateforme GALAXIE
Créées initialement pour les études de feux de sodium, les installations expérimentales sur les feux, situées à Cadarache, sont regroupées sous le nom de « Plateforme GALAXIE ».
La plupart de ces enceintes sont munies d’un réseau de ventilation à but expérimental et permettent, de par leur diversité en dimension et en forme, d’étudier des feux de différentes natures et tailles dans de multiples configurations.
Photo de gauche: vue d'une façade extérieure de l'installation DIVA. © Philippe Dureuil/Médiathèque IRSN
Photo de droite : vue plongeante du dispositif CISCCO en fonctionnement : chemin de câbles électriques au-dessus des panneaux inférieurs de lampes infrarouges permettant d'enflammer les câbles électriques et la propagation des flammes - © Philippe Dureuil/Médiathèque IRSN
- Le caisson Jupiter (3600 m3) abrite aujourd’hui l’installation DIVA dédiée à l’étude des feux en milieu confiné et ventilé mécaniquement dans une configuration multi-compartiments
- PLUTON est un mono-local ventilé mécaniquement d’une dimension de 400 m
- Les installations SATURNE et MARS permettent d’étudier la combustion de foyer en milieu ouvert à moyenne et grande échelles
- Enfin les installations SIRIUS, CARINEA et ERIS ont vocation à accueillir des dispositifs expérimentaux de recherche tels que CADUCE (combustion en milieu sous-oxygéné), DANAÏDES (dysfonctionnement d’équipements électriques), CISCCO (propagation de flammes sur des surfaces de types câbles ou autre), NYX et STYX (étude de scénarios incendie en milieu confiné à petite échelle).
L’instrumentation mise en œuvre est conséquente et peut atteindre jusqu’à 1000 voies de mesure par essai à grande échelle. Elle a pour objectif l’acquisition des données permettant dans un premier temps l’analyse des phénomènes, puis, dans un second temps, l’établissement d’une base de données expérimentales pour la validation des outils de simulation. De manière non exhaustive, les données enregistrées concernent les évolutions temporelles liées au combustible (perte de masse, produits de combustion, suies...), au local (températures des gaz et des parois, pression, concentrations des espèces, flux de chaleur aux parois), de la ventilation (débits et températures dans les conduits, pression). Des enregistrements vidéo du foyer sont effectués et peuvent être exploités à l’aide d’un système d’analyse d’images afin d’étudier la structure et l’évolution de la flamme au cours du temps.
Partenariats et réseaux de recherche
Principaux partenaires académiques :
En France :
- IUSTI (Marseille),
- PPRIME (Poitiers),
- CORIA (Rouen),
- LEMTA (Nancy),
- C2MA (Ales)
- Participation au réseau de recherche français sur les feux (GDR Feux)
A l’international :
- Université de Gand, Université de Kingston
Laboratoires IRSN partenaires
L'équipe
Laboratoire d'expérimentation des feux (LEF)
Sylvain SUARD, chef de laboratoire, Docteur, n°ORCID 0000-0002-6906-0744
Guillaume BASSO, technicien mesure
Julie BRIARD, ingénieur
Éric BROUSSE, ingénieur
Mickaël COUTIN, ingénieur-chercheur, Docteur, n°ORCID 0000-0002-1916-4756,
Vincent COZAR, technicien mesure
Michel DAUPHIN, technicien
Emeline GEORGES, ingénieure, doctorante, 2020, n°ORCID 0009-0004-0254-4105
Nicolas LEFAUX, ingénieur stagiaire – doctorant 2023
Vincent LEMAUX, technicien
Helena MASTORI, ingénieur-chercheur, Docteure, n°ORCID 0000-0002-7756-7553
Paul PELLETIER, technicien mesure
Marc PILLER, ingénieur-chercheur
Serge PONS, chargé d'affaires ingénierie
Hugues PRÉTREL, ingénieur-chercheur, Docteur, HDR, n°ORCID 0000-0003-3044-5695
Emile SAWECZKO, technicien mesure, alternant
Jérémy SEGUILLON ,ingénieur-chercheur
Florent-Frédéric VIGROUX, technicien mesure
Pascal ZAVALETA, ingénieur-chercheur, n°ORCID 0000-0001-7998-0627,
Thèses et publications
Liste des thèses en cours et publication du laboratoire
© Vue extérieure du bâtiment 346 à Cadarache abritant la plateforme expérimentale Galaxie consacrée aux études sur les feux - Gérard Lesénéchal/Médiathèque IRSN