Avant (à gauche) et après (à droite) du cratère causé par l’explosion de Beyrouth le 4 août 2020. Crédit : LLNL
Le 4 août 2020, l’une des plus grandes explosions non nucléaires de l’histoire a pulvérisé un port de Beyrouth et endommagé plus de la moitié de la ville. L’explosion a résulté de la détonation de tonnes de nitrate d’ammonium, un composé chimique combustible couramment utilisé en agriculture comme engrais à haute teneur en nitrate, mais qui peut également être utilisé pour fabriquer des explosifs.
Depuis lors, les estimations du rendement des explosifs ont considérablement varié et, dans certains cas, n’étaient pas conformes à ce à quoi on s’attendrait sur la base de la quantité de nitrate d’ammonium stockée dans le port de Beyrouth. De plus, la taille du cratère, la magnitude sismique et la hauteur du champignon atomique semblaient incohérentes.
Peter Goldstein, physicien du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), a étudié comment la saturation en eau de l’explosif, du sol et éventuellement de l’eau et des débris de l’environnement proche de la source peut aider à réconcilier les différences dans les estimations de rendement obtenues à l’aide de ces différentes mesures. Les archives officielles indiquent qu’environ 2,7 kilotonnes de matières explosives ont été stockées dans l’entrepôt du port de Beyrouth où l’explosion s’est produite. La détonation de ces matériaux a entraîné un grand cratère et les mesures sismiques ont suggéré qu’il était possible que le rendement soit d’au moins quelques kilotonnes et peut-être beaucoup plus. Cependant, d’autres estimations suggéraient que le rendement était un peu plus faible, peut-être aussi peu qu’un demi-kilogramme.
Image de téléphone portable tardive du nuage de débris de l’explosion de Beyrouth. Notez que la hauteur maximale des nuages est d’environ 7 ou 8 fois la hauteur maximale des bâtiments sur la ligne d’horizon dans les images de gauche. Crédit : LLNL
Les recherches de Goldstein, qui apparaissent dans Journal de lutte contre les armes de destruction massive, analyse les dimensions du cratère, les estimations de la magnitude sismique et la hauteur des nuages de l’explosion et montre que toutes les données sont cohérentes avec un rendement d’environ une kilotonne lorsque l’eau/la saturation est prise en compte. “L’eau dans l’environnement proche de la source peut avoir un effet significatif sur de nombreuses observations, y compris la formation de cratères, la montée des nuages, les magnitudes sismiques et les effets des ondes de choc”, a-t-il déclaré.
Goldstein a utilisé des observations de la taille d’un cratère à partir d’images satellitaires et des données empiriques pour les rayons de cratère à l’échelle d’explosions chimiques et nucléaires passées pour estimer le rendement.
“Les preuves suggèrent que le rayon relativement grand du cratère est dû à un degré élevé de saturation du sol sous l’explosion. Il est probable que cette saturation a augmenté le couplage de l’énergie des ondes de choc au matériau environnant et a réduit la contrainte/résistance effective du matériau », a-t-il déclaré.
Il a également constaté que les estimations de rendement basées sur la magnitude des ondes sismiques, la hauteur maximale des nuages de débris et la profondeur du cratère observée corroboraient les estimations basées sur le rayon du cratère.
Première image de la boule de feu de l’explosion de Beyrouth. L’image très ancienne sur la gauche semble suggérer que les grands silos à grains peuvent avoir bloqué certains des effets de l’explosion. Crédit : LLNL
La confiance dans la fiabilité de ces modèles est essentielle pour la planification des interventions d’urgence afin d’atténuer les conséquences potentielles d’accidents tels que l’explosion de Beyrouth ou d’actes délibérés pouvant impliquer des dispositifs nucléaires improvisés ou des dispositifs de dispersion radioactive.
Cette recherche est également pertinente pour les explosions nucléaires. Cela suggère que les caractéristiques de l’environnement proche de la source peuvent avoir un effet important sur les ondes de choc/explosion, les mouvements sismiques et la formation de cratères, ainsi que sur les effets de la montée et des retombées des nuages. Les effets se propagent également dans des choses comme l’estimation du rendement. Goldstein a déclaré qu’il s’attend à ce que les caractéristiques proches de la source comme l’eau aient un effet significatif sur d’autres phénomènes d’explosion, y compris le transport des rayonnements et la formation de débris post-détonation.
La recherche a été financée par le programme de recherche et développement dirigé par le laboratoire de LLNL.
