A l'atelier d'essai du matériel de l'Université de Stuttgart (MPA), une équipe de scientifiques dirigée par le Prof. Eberhard Roos cherche à analyser les détonations dans les systèmes de tuyauterie des installations, notamment industrielles. Ce projet de recherche, soutenu depuis 2004 par le Ministère fédéral de l'Economie et de la Technologie (BMWi), n'a cependant toujours pas donné de résultats exploitables. Il a pour but la compréhension du comportement des tuyaux et une meilleure prévention dans les installations telles que des centrales nucléaires.
En théorie, dans les réacteurs à eau bouillante et les installations chimiques, le mélange hydrogène-oxygène peut devenir explosif et provoquer une explosion au sein du tuyau. Pour cette raison, les chercheurs de la MPA étudient le phénomène à l'aide de simulations théoriques et pratiques : une détonation est simulée dans des tubes coudés à paroi fines dont les dimensions (100mm de long) correspondent à celles du matériel d'essai utilisé pour les expériences de la MPA. Dans un puit situé à 32m de profondeur, sont introduits, selon les proportions stoechiométriques : 66% d'H2 et 34% d'O2. A une pression de 70bar, les variation du pourcentage de N2 dans le mélange (de 0 à 60%) permettent de constater la différence d'amplitude des réactions gazeuses : plus le taux d'azote est faible, plus l'énergie libérée est forte. Les pics de pression atteignent alors jusqu'à 1.500 bar et se propagent à une vitesse supersonique d'environ 3.000m/s.
Contrairement aux explosions obtenues en conditions statiques qui conduisent à la rupture par fluage, ces essais peuvent donner lieu à l'apparition de fissures longitudinales, de fissures de cisaillement et de zones d'écaillage. A Stuttgart, l'expérience est suivie grâce à des technologies de mesure modernes : entre autres une caméra ultra-rapide recueille jusqu'à 100.000 images par seconde.
Ces essais, en plus de fournir une analyse expérimentale du comportement du tuyau, permettent de vérifier la modélisation obtenue par calculs numériques et contribuent au développement de nouvelles lois de comportement de matériaux.
