Avant (à gauche) et après (à droite) du cratère causé par l'explosion de Beyrouth le 4 août, 2020. Crédit :Laboratoire national Lawrence Livermore
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 résulte de la détonation de tonnes de nitrate d'ammonium, un composé chimique combustible couramment utilisé en agriculture comme engrais riche en nitrates, mais qui peut aussi servir à fabriquer des explosifs.
Depuis cette époque, les estimations de rendement explosif variaient considérablement, et dans certains cas, étaient incompatibles avec ce à quoi on s'attendrait sur la base de la quantité de nitrate d'ammonium stockée dans le port de Beyrouth. En outre, la taille du cratère, la magnitude sismique et la hauteur des champignons semblaient incohérentes.
Le physicien Peter Goldstein du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) a étudié comment la saturation en eau de l'explosif, le sol et éventuellement l'eau et les débris de l'environnement proche de la source peuvent 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, il y avait d'autres estimations qui suggéraient que le rendement était un peu plus petit, 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 :Laboratoire national Lawrence Livermore
les recherches de Goldstein, qui apparaît dans Journal de lutte contre les armes de destruction massive , analyse les dimensions du cratère, estimations de la magnitude sismique et de 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/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, montée des nuages, magnitudes sismiques et effets des ondes de choc, " il a dit.
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 du cratère relativement grand 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 avec le matériau environnant et a réduit la contrainte/résistance effective du Matériel, " il a dit.
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 :Laboratoire national Lawrence Livermore
Il a également constaté que les estimations de rendement basées sur la magnitude de l'onde corporelle sismique, la hauteur maximale des nuages de débris et la profondeur du cratère observée ont corroboré les estimations basées sur le rayon du cratère.
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, mouvements sismiques et formation de cratères, ainsi que 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.
