Dans les infrastructures critiques telles que les abris de défense civile, les salles de commandement et de contrôle ou encore les postes de secours souterrains, la capacité à fonctionner en mode d’isolement total vis-à-vis de l’environnement extérieur est essentielle dans de nombreux scénarios d’urgence. Cette fonctionnalité, également utilisée dans les sous-marins nucléaires, les stations spatiales (ISS) ou encore les véhicules spatiaux habités comme les capsules Orion de la NASA, vise à maintenir un environnement autonome, hermétique, respirable et sécurisé, même en l’absence d’air extérieur viable.
Pourquoi le mode d’isolation complète est-il nécessaire ?
Plusieurs situations critiques peuvent exiger l’activation de ce mode, parmi lesquelles :
1. Atmosphère extérieure irrespirable ou appauvrie en oxygène
Dans certains scénarios (effondrement structurel, pollution atmosphérique sévère, incendie industriel… ), la concentration d’oxygène peut chuter en dessous du seuil critique de 19,5 % – considéré comme le minimum vital par l’OSHA (Occupational Safety and Health Administration). En deçà de 16 %, l’organisme humain subit des troubles cognitifs et moteurs graves ; sous 10 %, la perte de conscience peut être quasi-immédiate.
2. Incendies et fumées toxiques à l’extérieur
La présence de monoxyde de carbone (CO), d’acroléine, de cyanure d’hydrogène (HCN) ou de particules de suie rend l’air potentiellement mortel. Un feu d’hydrocarbures peut générer jusqu’à 15000 ppm de CO, soit plus de 300 fois la limite admissible d’exposition à court terme (50 ppm selon l’INRS).
3. Contamination chimique ou biologique
Des attaques NBC (nucléaire, biologique, chimique) ou des fuites industrielles (type Bhopal ou AZF) peuvent libérer dans l’air des agents comme le chlore, l’ammoniac, le sarin ou le VX. Certains d’entre eux sont létaux à des concentrations inférieures à 10 mg/m³. L’isolement total permet de maintenir l’étanchéité à ces menaces.
4. Situation d’urgence non identifiée
Le mode d’isolation est également utile pendant les premières minutes d’un événement inconnu, afin de gagner un temps d’évaluation critique tout en garantissant une atmosphère protégée.
Quelles sont les exigences techniques pour maintenir un environnement sûr en mode d’isolement ?
Le maintien de l’autonomie et de la qualité de l’air dans un abri en mode d’isolement repose sur les éléments techniques suivants :
1. Compartiment étanche avec sas d’entrée
L’étanchéité à l’air est mesurée par des tests de pression différentielle (ex. norme EN 12114) ; un bon abri ne devrait pas dépasser une perméabilité de 0,1 m³/h·m² à 50 Pa. Un sas hermétique permet une entrée sécurisée sans compromettre l’atmosphère intérieure.
2. Système de traitement du dioxyde de carbone (CO₂ scrubber)
Un adulte au repos produit environ 16 à 20 litres de CO₂ par heure. Sans système de traitement, la concentration de CO₂ dans un abri fermé atteindrait des niveaux toxiques (>5000 ppm) en moins de 12 heures. Les systèmes chimiques (à base de chaux sodée ou de lithium hydroxyde) ou les filtres actifs permettent d’en réduire le taux.
3. Système d’alimentation en oxygène
Pour compenser l’oxygène consommé, l’abri doit être équipé de bouteilles d’oxygène comprimé (O₂) ou de générateurs chimiques (ex. chlorate de sodium). La consommation moyenne est d’environ 0,5 m³ d’O₂ par personne et par jour, à adapter selon l’activité et l’âge.
4. Système de surpression
Maintenir une pression intérieure légèrement supérieure (ex. +30 à +50 Pa) à celle de l’extérieur empêche l’infiltration de gaz ou particules nocives par le biais de microfuites. Cette surpression peut être assurée par un système de filtration NRBC.
5. Capteurs et analyseurs de gaz
Des détecteurs doivent assurer la surveillance continue des niveaux de CO₂, CO, O₂, ainsi que de la température, l’humidité relative et la pression. Des capteurs électrochimiques ou infrarouges calibrés selon les normes ATEX et IECEx sont requis pour les environnements dangereux.
6. Système de climatisation et de déshumidification en recirculation
Pour éviter l’accumulation de chaleur (effet thermogène) et d’humidité due à la respiration, un système HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) en boucle fermée est indispensable. Il doit permettre de maintenir une température < 30 °C et une humidité < 60 % HR pour éviter la condensation et la prolifération microbienne.
7. Système de réduction du monoxyde de carbone (optionnel)
En cas de présence de CO (ex. retour de fumées par des interstices), un catalyseur à base d’oxyde de cuivre ou de palladium permet de le convertir en CO₂ à des températures modérées. Ce type de système est notamment utilisé dans les sous-marins.
Conclusion
Le mode d’isolation complète est une composante cruciale des abris de protection et installations de survie autonomes. Il repose sur une ingénierie de précision et des équipements redondants capables d’assurer la sécurité des occupants pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours, en l’absence totale d’interaction avec l’environnement extérieur. L’optimisation de ces systèmes repose sur des normes strictes (NFPA 99, EN 16000, ISO 14644) et des données scientifiques issues de secteurs à très haut niveau de sécurité comme l’aérospatiale, la marine militaire ou l’industrie nucléaire.
