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SCIENTIF’HIC – Prévenir les flammes…

Par Elèves des SERIES SCIENTIFIQUES | Publié le 17/07/2018 à 15:00 | Mis à jour le 17/07/2018 à 15:00
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En 2007, en France seuls 10,5 % des logements étaient équipés d'appareils chargés de prévenir l'incendie, contre 95 % aux États-Unis. Les détecteurs de fumées ou DAAF (Détecteurs Avertisseurs Autonomes de Fumée) font partie de ces objets au quotidien que l’on croise sans y prêter attention. Mais chaque année, ces petits appareils sauvent des milliers de vie à travers le monde.

 

La déjà longue histoire d’un tout petit objet…

 

Le détecteur de fumée permet d'aider à limiter les conséquences d'un début d'incendie. Il surveille en permanence l'air ambiant de l'habitation. Le détecteur de fumée est programmé pour détecter les fumées et alerter aussitôt les habitants grâce à une alarme sonore.

 

Avant la Seconde guerre mondiale, il existait déjà des détecteurs d'incendie de type « thermique ». L’inconvénient est que ces détecteurs thermiques détectaient le feu trop tard au moment où le feu n’était plus maîtrisable pour que l'on puisse assurer la sécurité de la personne. Après de nombreuses études et de recherches, l’année 1941 marque un tournant dans l'histoire de la détection incendie, avec l'arrivée du détecteur ionique, inventé par le Dr Mehli. Grâce à cette invention, il est dès lors possible d'assurer la sécurité des personnes : le détecteur ionique est en effet capable de détecter de micros particules présentent lors d’un début d’incendie (aérosols).

 

Le premier DAAF à usage domestique a été inventé et commercialisé aux Etats-Unis en 1964 par la Sté BRK (Burke, Roberts, Kimberline) même si le mode de fonctionnement était connu depuis les années 40. Les Etats-Unis, l'Angleterre, la Norvège, la Finlande, le Canada, l'Australie furent les premiers à adopter des textes imposant le détecteur de fumée dans les habitations.

 

Au fil des ans, de nombreux types d'appareils vont se développer (thermostatique, thermo vélocimétrique, ionique, optique, etc.), mais le détecteur ionique va très vite affirmer sa suprématie. Il représente aujourd'hui plus de 80% du marché.

 

Savez-vous qu’un incendie domestique se déclare toutes les 2 minutes en France ? C'est un fléau aux lourdes conséquences : près de 10 000 victimes chaque année, dont 800 décès environ.  La France très en retard, a fini par voter plusieurs textes fixant au 8 Mars 2015 l'obligation pour chaque foyer d'avoir au moins un DAAF. Il n’y a aucun doute que cette mesure va permettre une diminution importante du nombre de victimes d'incendies domestiques.

 

Les différents types de détecteurs : modes de fonctionnement

 

Il existe plusieurs types de détecteurs de fumée dont le fonctionnement n’est pas identique. Néanmoins, nous pouvons distinguer deux principaux types de fonctionnement :

 

Le détecteur ionique

 

Les DAAF ioniques se reposent sur le principe d’ionisation d’un gaz par des particules chargées qui le traversent.

 

Ce modèle possède une chambre d’ionisation, l’endroit où les atomes et molécules présent dans l’air, vont se transformer en ion. Le principe d’ionisation s’effectue lorsque qu’une particule chargée est envoyée dans un gaz et va arracher les électrons aux atomes qu’elle rencontre. Ces atomes qui étaient auparavant neutres, vont devenir des ions.

detAfin d’ioniser l’air nous avons besoin d’une source radioactive. Le fonctionnement de ces dispositifs repose sur un élément chimique en particulier : l’américium 241. L’américium est un élément synthétique : c'est un produit de l’industrie nucléaire, très lourd et radioactif. Il se désintègre spontanément par radioactivité- α en émettant des noyaux d’hélium capable d’ioniser l’air.  Ce détecteur contient alors un composant radioactif qui produit des rayons, ainsi que deux électrodes, une source de courant faible (une pile) et un outil qui mesure ce dernier (ampèremètre). Une tension électrique est appliquée aux bornes des électrodes qui vont alors attirer les charges électriques produites par les particules α lors de l’ionisation de l’air. Tout cela provoque un courant électrique.

 

En temps normal (absence de fumée) ces ions produisent en permanence ce petit courant électrique de seulement quelques picoampères, mais suffisant pour être détecté par l’ampèremètre. Tant que le courant électrique est présent tout va bien et l’alarme n’est pas déclenchée.

 

detEn cas d’incendie, les fumées arrivent près du détecteur : les ions produits par les noyaux-α sont alors absorbés par les particules dans la fumée et donc ne vont pas atteindre les électrodes : il y a une perturbation de l’intensité du courant électrique. Cette variation d’intensité va déclencher l’alarme.

 

L’avantage de ce détecteur c’est qu’il est très sensible : l’oxygène et l’azote de l’air ne bloquent pas les ions formés par les noyaux-α, mais la fumée, let certains gaz comme ceux contenus dans les bombes désodorisantes vont déclencher l’alarme.

L’inconvénient, c’est évidemment qu’il contient du matériel radioactif. Selon les chiffres de l’ASN, la France comptait près de 7 millions de détecteurs de ce type en 2007. Ce DAAF est un modèle interdit en France depuis 2011 en raison de la présence du matériel radioactif ou d’une possibilité de fuite des particules lorsque le dispositif se détériore. L’année 2017 marque le retrait complet des détecteurs ioniques installés dans le pays.

 

Le détecteur optique

 

Ce deuxième type de détecteur de fumée utilise le phénomène de diffusion de la lumière, c’est-à-dire le fait que la fumée renvoie de la lumière dans toutes les directions lorsqu’elle est éclairée.

 

detLe détecteur de fumée optique possède une chambre optique obscure, qui contient une diode électroluminescente LED émettrice de lumière et un récepteur, une cellule photo-électrique/photo détecteur. Un faisceau lumineux est émis par la diode et est placé en sorte qu’il n’atteigne pas directement la cellule photo-électrique.

 

La diffusion de la lumière par la matière (atomes, molécules) dépend de la taille des diffusants. La fumée possède des particules qui sont assez grosses et lorsque la fumée pénètre dans la chambre optique du détecteur, les molécules carbonées vont alors diffuser la lumière émise par la diode dans tous les sens qui va notamment toucher la cellule-photo-électrique. Celui-ci va transformer la lumière en un courant électrique qui va déclencher l’alarme.

 

detCes détecteurs sont plus appropriés aux feux domestiques. Leur fonctionnement permet de réagir plus vite aux feux de progression lente (feux couvant) qui produisent une grande quantité de grosses particules de fumée. Ces cas peuvent prendre des heures avant de s’enflammer (par exemple, les incendies causés par une cigarette). Les feux couvant représentent 80% des faits de feu domestique.

 

Ils sauvent des vies…

 

sauver 400 à 500 vies par an

 

Les détecteurs de fumées sont censés prévenir la mortalité associée aux incendies, qui peuvent être liés à l'inhalation de fumées. De nombreuses résidences, entreprises et usines sont munies de détecteurs de fumée qui déclenchent une alarme bien avant que la fumée soit assez épaisse pour asphyxier les occupants ou qu’un feu couvant s’enflamme. Selon un article du quotidien français Le Monde en 2008, « la généralisation des détecteurs de fumée devrait permettre de sauver 400 à 500 vies par an et de réduire le nombre de personnes brûlées qui s'élève à 10 000 chaque année. Dans tous les pays où l'installation de détecteurs de fumée est obligatoire, on a constaté une diminution du nombre de décès de 50 %, car 70 % des victimes décédaient sans avoir pu être réveillées, car si un tiers seulement des incendies surviennent la nuit, ils sont à l'origine de 70 % des décès. »

Connaitre leur fonctionnement est un véritable moyen de rendre hommage à ses dispositifs qui sauvent des vies !

 

Maya MASSELIN – 1ère S – LFM

 

Sources :

http://teachnuclear.ca/fr/tout-sur-le-nucleaire/autres-applications-nucleaires/detecteurs-de- fume/ (info)

https://www.youtube.com/watch?v=ToSF4EDLJYw (video)

http://www.lerepairedessciences.fr/terminale_S/1ondes/chap1/doc%20-%20detecteurs%20fumee.pdf (s)

http://www.lamaisondesalarmes.fr/histoire-detecteurs-fumee/# (histoire)

https://www.futura-sciences.com/maison/definitions/maison-detecteur-fumee-5430/ (données)

https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9tecteur_et_avertisseur_autonome_de_fum%C3%A9e (données sur Le Monde 2008)

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