Eksplozija- brzi fizički ili fizičko -hemijski proces, prolazeći sa značajnim oslobađanjem energije u malom volumenu u kratkom vremenskom periodu i dovodeći do udara, vibracija i toplinskih učinaka na okoliš zbog velike brzine širenja proizvoda eksplozije.

Eksplozija deflagracije- oslobađanje energije u volumenu oblaka zapaljivih plinovitih smjesa i aerosola tokom širenja egzotermne hemijske reakcije podzvučnom brzinom.

Eksplozija detonacije- eksplozija, pri kojoj dolazi do paljenja sljedećih slojeva eksploziva kao rezultat kompresije i zagrijavanja udarnog vala, karakteriziranog činjenicom da se udarni val i zona kemijske reakcije nerazdvojno slijede konstantnom nadzvučnom brzinom.

Hemijska eksplozija nekondenziranih tvari razlikuje se od sagorijevanja po tome što se sagorijevanje događa kada se tokom samog sagorijevanja stvara zapaljiva smjesa. : 36

Produkti eksplozije obično su plinovi s visokim tlakom i temperaturom, koji pri širenju mogu obavljati mehaničke radove i uzrokovati uništavanje drugih objekata. Osim plinova, proizvodi eksplozije mogu sadržavati i visoko disperzirane čvrste čestice. Razarajući učinak eksplozije uzrokovan je visokim tlakom i stvaranjem udarnog vala. Efekti eksplozije mogu se pojačati kumulativnim efektima.

Zajednički YouTube

• 1 / 5

  Po porijeklu oslobođene energije razlikuju se sljedeće vrste eksplozija:

  • Hemijske eksplozije eksplozivi- zbog energije hemijske veze polazni materijali.
  • Eksplozije spremnika pod pritiskom (plinske boce, parni kotlovi, cjevovodi) - zbog energije komprimiranog plina ili pregrijane tekućine. Ovo uključuje, naročito:
    • Eksplozija isparavanja para kipuće tečnosti (BLEVE).
    • Eksplozije pri otpuštanju pritiska u pregrijanim tekućinama.
    • Eksplozije pri miješanju dviju tekućina čija je temperatura jedne mnogo veća od vrelišta druge.
  • Nuklearne eksplozije - zbog energije oslobođene u nuklearnim reakcijama.
  • Električne eksplozije (na primjer, tokom oluje).
  • Vulkanske eksplozije.
  • Eksplozije pri sudaru kosmičkih tijela, na primjer, pri padu meteorita na površinu planete.
  • Eksplozije uzrokovane gravitacijskim kolapsom (eksplozije supernove itd.).

  Hemijske eksplozije

  Jednoglasno mišljenje o čemu hemijski procesi treba smatrati eksplozijom, ne postoji. To je zbog činjenice da se procesi velike brzine mogu odvijati u obliku detonacije ili deflagracije (sporo sagorijevanje). Detonacija se razlikuje od sagorijevanja po tome što se kemijske reakcije i proces oslobađanja energije odvijaju stvaranjem udarnog vala u tvari koja reagira, a uključivanje novih dijelova eksploziva u kemijsku reakciju događa se na prednjoj strani udarnog vala, i ne kroz toplotnu provodljivost i difuziju, kao kod sporog sagorevanja. Razlika u mehanizmima prijenosa energije i tvari utječe na brzinu procesa i rezultate njihovog djelovanja na okoliš, međutim u praksi se primjećuju različite kombinacije ovih procesa i prijelazi sagorijevanja u detonaciju i obrnuto. S tim u vezi, različiti brzi procesi obično se odnose na hemijske eksplozije bez navođenja njihove prirode.

  Postoji rigidniji pristup definiranju kemijske eksplozije kao isključivo detonacije. Iz ovog uvjeta nužno proizlazi da se u kemijskoj eksploziji popraćenoj redoks reakcijom (sagorijevanje) tvar koja se sagorijeva i oksidant moraju pomiješati, inače će brzina reakcije biti ograničena brzinom procesa oksidacije, a ovaj proces u pravilu ima difuzijski karakter. Na primjer, prirodni plin sporo sagorijeva u gorionicima kućnih peći jer kisik polako difuzijom ulazi u područje sagorijevanja. Međutim, ako pomiješate plin sa zrakom, on će eksplodirati iz male iskre - volumetrijske eksplozije. Postoji vrlo malo primjera kemijskih eksplozija koje ne uzrokuju oksidaciju / redukciju, na primjer, reakcija fino dispergiranog fosfor (V) oksida s vodom, ali se može smatrati i eksplozijom pare.

  Pojedinačni eksplozivi obično sadrže kisik u vlastitim molekulima. To su metastabilne tvari koje se mogu skladištiti više ili manje dugo u normalnim uvjetima. Međutim, kada započne eksplozija, tvar se prenosi dovoljno energije za spontano širenje vala sagorijevanja ili detonacije koji zahvaća cijelu masu tvari. Nitroglicerin, trinitrotoluen i druge tvari imaju slična svojstva.

  Šta je eksplozija? Ovo je proces trenutne transformacije stanja u kojem se oslobađa značajna količina toplinske energije i plinova, tvoreći udarni val.

  Eksplozivi su spojevi koji imaju sposobnost pretrpjeti promjene u fizičkom i kemijskom stanju kao rezultat vanjskih utjecaja s nastankom eksplozije.

  Klasifikacija eksplozije

  1. Fizikalna - energija eksplozije je potencijalna energija komprimiranog plina ili pare. Ovisno o veličini unutarnjeg pritiska energije, dobiva se eksplozija različite snage. Mehanički učinak eksplozije posljedica je djelovanja udarnog vala. Fragmenti ljuske uzrokuju dodatni štetni učinak.

  2. Kemijska - u ovom slučaju eksploziju uzrokuje gotovo trenutna kemijska interakcija tvari koje čine sastav, s oslobađanjem velike količine topline, kao i plinova i pare s visok stepen kompresija. Eksplozije ovih vrsta karakteristične su, na primjer, za barut. Tvari nastale kao rezultat kemijske reakcije stječu veliki pritisak pri zagrijavanju. Ovoj vrsti pripada i eksplozija pirotehnike.

  

  3. Atomske eksplozije su munjevite reakcije nuklearne fisije ili fuzije, koje karakterizira ogromna snaga oslobođene energije, uključujući toplinu. Kolosalna temperatura u epicentru eksplozije dovodi do stvaranja zone vrlo visokog pritiska. Ekspanzija plina dovodi do pojave udarnog vala, koji je uzrok mehaničkih oštećenja.

  

  Koncept i klasifikacija eksplozija omogućuje pravilno djelovanje u hitnim slučajevima.

  Vrsta radnje

  Prepoznatljive karakteristike

  Eksplozije se razlikuju ovisno o hemijske reakcije:

  1. Razlaganje je tipično za plinoviti medij.
  2. Redoks procesi podrazumijevaju prisustvo redukcijskog sredstva s kojim će kisik u zraku reagirati.
  3. Reakcija smjesa.

  Volumetrijske eksplozije uključuju eksplozije prašine, kao i eksplozije oblaka pare.

  Eksplozije prašine

  Tipični su za zatvorene prašnjave građevine poput rudnika. Opasna koncentracija eksplozivne prašine pojavljuje se pri obavljanju mehaničkih radova s ​​rasutim materijalom koji daje veliku količinu prašine. Rad s eksplozivnim tvarima pretpostavlja potpuno znanje o tome što je eksplozija.

  

  Za svaku vrstu prašine postoji takozvana najveća dopuštena koncentracija, iznad koje postoji opasnost od spontane eksplozije, a ta se količina prašine mjeri u gramima po kubnom metru zraka. Izračunate vrijednosti koncentracije nisu konstantne vrijednosti i treba ih korigirati ovisno o vlažnosti, temperaturi i drugim uvjetima okoline.

  Prisustvo metana je posebno opasno. U ovom slučaju postoji povećana vjerojatnost detonacije mješavina prašine. Već pet posto sadržaja para metana u zraku prijeti eksplozijom, zbog čega se oblak prašine pali i turbulencija se povećava. Dobivaju se pozitivne povratne informacije, što rezultira eksplozijom velike energije. Naučnike privlače takve reakcije, teoriju eksplozije još uvijek progone mnogi.

  Sigurno pri radu u skučenim prostorima

  Prilikom rada u zatvorenim prostorima s visokim udjelom prašine u zraku, potrebno je pridržavati se sljedećih sigurnosnih pravila:

  Uklanjanje prašine ventilacijom;

  Borite se protiv prekomjerne suhoće zraka;

  Razrjeđivanje mješavine zraka radi smanjenja koncentracije eksploziva.

  Eksplozije prašine nisu tipične samo za rudnike, već i za zgrade i žitnice.

  Eksplozije oblaka pare

  To su reakcije munjevite promjene stanja koje generiraju stvaranje eksplozivnog vala. Javljaju se na otvorenom u skučenom prostoru zbog paljenja zapaljivog oblaka pare. U pravilu se to događa kada dođe do curenja.

  

  Odbijanje rada sa zapaljivim plinom ili parom;

  Odbijanje izvora paljenja koji mogu izazvati iskru;

  Izbjegavanje skučenih prostora.

  Potrebno je razumno razumjeti šta je eksplozija, kakvu opasnost nosi. Nepoštivanje sigurnosnih pravila i nepismena upotreba nekih predmeta dovodi do katastrofe.

  Eksplozije plina

  Najčešće nesreće sa eksplozijom plina događaju se kao rezultat nepravilnog rukovanja plinskom opremom. Pravovremena eliminacija i identifikacija karakteristika su važni. Šta znači eksplozija plina? To se događa zbog nepravilnog rada.

  

  Kako bi se spriječile takve eksplozije, sva plinska oprema mora biti podvrgnuta redovnom preventivnom tehničkom pregledu. Svim stanovnicima privatnih domaćinstava, kao i stambenih zgrada, preporučuje se godišnje održavanje VDGO -a.

  Kako bi se smanjile posljedice eksplozije, strukture prostorija u kojima je ugrađena plinska oprema nisu kapitalne, već, naprotiv, lagane. U slučaju eksplozije nema većih oštećenja niti ostataka. Sada možete zamisliti šta je eksplozija.

  

  Kako bi se lakše identificiralo curenje domaćeg plina, dodaje se aromatični dodatak etil merkaptan koji uzrokuje karakterističan miris. Ako u prostoriji postoji takav miris, potrebno je otvoriti prozore kako bi se osigurao svjež zrak. Tada trebate nazvati benzinsku službu. Za to vrijeme najbolje je ne koristiti električne prekidače koji mogu zaiskriti. Pušenje je strogo zabranjeno!

  Pirotehnička eksplozija također može biti prijetnja. Skladište za takve artikle mora biti opremljeno u skladu sa propisima. Proizvodi loše kvalitete mogu naštetiti osobi koja ih koristi. Sve ovo treba uzeti u obzir na sve načine.

  Fizička eksplozija - uzrokovane promjenom fizičkog stanja tvari. Hemijska eksplozija- uzrokovana je brzom kemijskom transformacijom tvari u kojoj se potencijalna kemijska energija pretvara u toplinsku i kinetičku energiju produkata eksplozije koji se šire. Hitan slučaj, ovo je eksplozija koja se dogodila kao posljedica kršenja proizvodne tehnologije, grešaka uslužnog osoblja ili grešaka u dizajnu.

  Eksplozivno "medicinsko okruženje" dio je prostorije u kojoj se eksplozivna atmosfera može razviti u niskim koncentracijama i samo na kratko zbog upotrebe medicinskih plinova, anestetika, sredstava za čišćenje kože ili dezinfekcijskih sredstava.

  Glavni štetni faktori u eksploziji su zračni udarni talas, polja fragmentacije, pogonski efekti okolnih objekata, termički faktor (visoka temperatura i plamen), izloženost otrovnim proizvodima eksplozije i sagorijevanja, psihogeni faktor.

  Eksplozivna trauma nastaje kada destruktivni učinak eksplozije na ljude u ograničenom prostoru ili na otvorenom prostoru, u pravilu, karakteriziraju otvorene i zatvorene rane, traume, kontuzije, krvarenja, uključujući i unutarnje organe osobe, puknuće bubne opne , prijelomi kostiju, opekline kože i respiratorni trakt, gušenje ili trovanje, posttraumatski stresni poremećaj.

  Eksplozije u industrijskim preduzećima: deformacija, uništavanje tehnološke opreme, elektroenergetskih sistema i transportnih vodova, urušavanje konstrukcija i fragmenata prostorija, curenje otrovnih spojeva i otrovnih tvari. Eksplozivne tehnološke linije:

  Elevatori za zrno: prašina,

  Mlinovi: brašno,

  Hemijska postrojenja: ugljikovodici, oksidanti. Osim kisika, oksidanti su i spojevi koji sadrže kisik (perklorat, šalitra, barut, termit), pojedini kemijski elementi (fosfor, brom).

  Benzinske pumpe i rafinerije: pare i aerosoli ugljikovodika.

  Udaljenost poraza na primjeru eksplozije tankera 5 t. Baiker U. 1995) I. Toplinska ozljeda od vatrene kugle: - do 45 m. Nekompatibilna sa životom, - do 95 m. Opekline III st. - do 145 m. Opekline II stadija. - do 150 m. Opekline 1. stupnja. - do 240 m. Opekline mrežnice. II. Mehanička oštećenja udarnim valom: - do 55 m. Nije kompatibilno sa životom, - do 95 m. TBI, barotrauma pluća i gastrointestinalnog trakta, - do 140 m. Ruptura bubne opne.

  Eksplozivni udarni val može uzrokovati velike gubitke života i uništavanje građevina. Veličina zahvaćenih područja ovisi o snazi ​​eksplozije. Mjera u kojoj se koriste sekundarne mjere ovisi o vjerovatnoći da dođe do opasne eksplozivne atmosfere. Opasna područja podijeljena su u različite zone prema vremenu i lokalnim uslovima, vjerovatnoći prisutnosti opasne eksplozivne atmosfere.

  Zona 0. Područje koje sadrži postojanu, učestalu ili dugotrajnu opasnu eksplozivnu atmosferu i gdje se može stvoriti opasna koncentracija prašine, aerosola ili para. Kao što su mlinovi, sušare, mješalice, silosi, proizvodni pogoni koji koriste gorivo, cjevovodi za proizvode, dovodne cijevi itd.

  Zona 1. Područje u kojem se zbog koncentracije zapaljivih para, aerosola, vrtloga, taložene prašine može očekivati ​​slučajna pojava opasnog eksplozivnog okruženja. Neposredna blizina otvora za utovar; na mjestima za punjenje ili istovar opreme; u područjima sa krhkom opremom ili linijama od stakla, keramike itd.;

  Zona 2 Područje u kojem se može očekivati ​​opasna eksplozivna atmosfera, ali vrlo rijetko i na kratko.

  Procjena rizika od eksplozije prašine

  U neposrednoj blizini uređaja koji sadrže prašinu iz koje može pobjeći, taložiti se i akumulirati u opasnim koncentracijama (mlinovi). U slučaju eksplozije prašine s niskom koncentracijom u okolišu, val kompresije glave eksplozije može uzrokovati vrtložno kretanje taložene prašine, što daje visoku koncentraciju zapaljivog materijala. Opasnost od eksplozije mješavine prašine mnogo je manja od plina, pare ili magle. Zone nesreća s volumetrijskim eksplozijama mogu pokriti velika područja. Nesreća gasovoda u Baškiriji (jun 1989.) 2 q. km. Ubijen-871, ranjeno 339 ljudi. Problem spašavanja ljudi nakon eksplozije i požara bio je u tome što je gotovo sva medicinska oprema za hitnu pomoć izgorjela u plamenu, a oko improvizovana sredstva u takvim slučajevima žrtve i spasioci su praktično zaboravili.

  Glavni kriteriji koji određuju veličinu sanitarnih gubitaka: vrsta eksplozivne naprave, snaga eksplozije, mjesto eksplozije i doba dana. Ovisno o broju i lokalizaciji, oštećenja mogu biti izolirana, višestruka i kombinirana. Prema težini ozljeda: lake, umjerene, teške i izuzetno teške. Tabela 4.1. prikazuje stupanj oštećenja ljudi ovisno o veličini prekomjernog pritiska.

  U dodiru s eksplozivnom napravom dolazi do eksplozivnog uništavanja vanjskih dijelova tijela ili uništavanja (odvajanja) segmenata udova. U tom slučaju proces rane ima niz značajki: - Akutni masivni gubitak krvi i šok; - modrice pluća i srca; - Traumatska endotoksikoza; - Kombinovana priroda uticaja štetnih faktora.

  Eksplozija je proces fizičkih i kemijskih transformacija tvari koji se brzo kreće, praćen oslobađanjem značajne količine energije u ograničenom volumenu, uslijed čega nastaje i širi se udarni val koji može dovesti i dovesti do hitna situacija koju je napravio čovjek.

  Karakteristike eksplozije:

  • * velika brzina hemijske transformacije;
  • * veliki broj gasoviti proizvodi;
  • * snažan zvučni efekat (tutnjava, glasan zvuk, buka, snažan pljesak);
  • * snažno drobljenje.

  Eksplozije se prema porijeklu oslobođene energije dijele na:

  • · Hemijski.
  • Eksplozije spremnika pod pritiskom (plinske boce, parni kotlovi):
  • · Eksplozija isparavanja para kipuće tečnosti (BLEVE).
  • · Eksplozije pri otpuštanju pritiska u pregrejanim tečnostima.
  • · Eksplozije pri miješanju dvije tekućine čija je temperatura jedne znatno veća od vrelišta druge.
  • · Nuklearni.
  • · Električno (npr. Tokom oluje).
  • Eksplozije supernove

  Ovisno o okruženju u kojem se eksplozije dešavaju, one mogu biti podzemne, podzemne, zračne, podvodne i nadvodne.

  Veličina posljedica eksplozija ovisi o njihovoj snazi ​​i okruženju u kojem se pojavljuju. Polumjeri zahvaćenih područja tijekom eksplozija mogu biti i do nekoliko kilometara.

  Postoje tri zone eksplozije.

  Zona I - zona djelovanja detonacijskog vala. Karakterizira ga intenzivno drobljenje, zbog čega se strukture uništavaju u zasebne fragmente, raspršujući se velikom brzinom iz središta eksplozije.

  Zona II - zona djelovanja proizvoda eksplozije. Dešava se potpuno uništenje zgrade i građevine pod utjecajem širenja proizvoda eksplozije. Na vanjskoj granici ove zone rezultirajući udarni val odvaja se od produkata eksplozije i kreće se neovisno od središta eksplozije. Nakon što su iscrpili svoju energiju, produkti eksplozije, šireći se do gustoće koja odgovara atmosferskom tlaku, ne proizvode više razorno djelovanje.

  Zona III - zona djelovanja zračnog eksplozivnog vala - uključuje tri podzone: III a - teško razaranje, III b - srednje razaranje, III c - slabo razaranje. Na vanjskoj granici zone III, udarni val degenerira se u zvučni val, koji se još uvijek može čuti na značajnim udaljenostima.

  Učinak eksplozije na zgrade, građevine, opremu.

  Zgrade i objekti velikih veličina sa lakim nosivim konstrukcijama, koji se značajno uzdižu iznad zemljine površine, izloženi su najvećem uništavanju proizvodima eksplozije i udarnim valovima. Podzemne i ukopane konstrukcije sa krutim konstrukcijama imaju značajnu otpornost na uništavanje.

  Uništavanje se dijeli na potpuno, jako, srednje i slabo.

  Potpuno uništenje. U zgradama i objektima srušili su se stropovi i uništene sve glavne nosive konstrukcije. Oporavak je nemoguć. Oprema, sredstva mehanizacije i ostale mašine se ne mogu obnoviti. U komunalnim i energetskim mrežama dolazi do prekida kablova, uništavanja dionica cjevovoda, nosača nadzemnih dalekovoda itd.

  Snažno uništenje. U zgradama i objektima postoje značajne deformacije nosivih konstrukcija, većina podova i zidova je uništena. Obnova je moguća, ali nepraktična, jer se praktično svodi na novu izgradnju koristeći neke od preživjelih građevina. Većina opreme i mehanizama uništena je i deformirana. U komunalnim i energetskim mrežama dolazi do lomova i deformacija u pojedinim dionicama podzemnih mreža, deformacija nadzemnih dalekovoda i komunikacijskih vodova, pucanja tehnoloških cjevovoda.

  Srednje razaranje. U zgradama i objektima uništene su uglavnom sekundarne konstrukcije (laki zidovi, pregrade, krovovi, prozori, vrata). Moguće su pukotine na vanjskim zidovima i urušavanja na nekim mjestima. Stropovi i podrumi nisu uništeni, neke su građevine u funkciji. U komunalnim i energetskim mrežama uništavanje i deformacija elemenata je značajno, što se može ukloniti remontom.

  Slabo uništenje. U zgradama i objektima dio unutrašnjih pregrada je uništen, ispunjeni su otvori vrata i prozora. Oprema ima značajne deformacije. Postoje manja razaranja i kvarovi strukturnih elemenata u komunalnim i energetskim mrežama.

  Po porijeklu oslobođene energije.

  Hemijske eksplozije.

  Ne postoji konsenzus o tome koje hemijske procese treba smatrati eksplozijom. To je zbog činjenice da se procesi velike brzine mogu odvijati u obliku detonacije ili deflagracije (sagorijevanja). Detonacija se razlikuje od sagorijevanja po tome što se kemijske reakcije i proces oslobađanja energije odvijaju stvaranjem udarnog vala u tvari koja reagira, a uključivanje novih dijelova eksploziva u kemijsku reakciju događa se na prednjoj strani udarnog vala, i ne kroz toplotnu provodljivost i difuziju, kao pri sagorevanju. Općenito, stopa detonacije je veća od brzine gorenja, ali to nije apsolutno pravilo. Razlika u mehanizmima prijenosa energije i tvari utječe na brzinu procesa i rezultate njihovog djelovanja na okoliš, međutim u praksi se primjećuju različite kombinacije ovih procesa i prijelazi detonacije u sagorijevanje i obrnuto. S tim u vezi, različiti brzi procesi obično se odnose na hemijske eksplozije bez navođenja njihove prirode.

  Postoji rigidniji pristup definiranju kemijske eksplozije kao isključivo detonacije. Iz ovog uvjeta nužno proizlazi da se u kemijskoj eksploziji popraćenoj redoks reakcijom (sagorijevanje) tvar koja se sagorijeva i oksidant moraju pomiješati, inače će brzina reakcije biti ograničena brzinom procesa oksidacije, a ovaj proces u pravilu ima difuzijski karakter. Na primjer, prirodni plin sporo sagorijeva u gorionicima kućnih peći jer kisik polako difuzijom ulazi u područje sagorijevanja. Međutim, ako pomiješate plin sa zrakom, on će eksplodirati iz male iskre - volumetrijske eksplozije.

  Pojedinačni eksplozivi, u pravilu, sadrže kisik u vlastitim molekulima, štoviše, njihovi su molekuli, u stvari, metastabilne formacije. Kada se takvoj molekuli daje dovoljna energija (energija aktivacije), ona se spontano disocira na sastavne atome, od kojih nastaju produkti eksplozije, pri čemu oslobađanje energije prelazi energiju aktivacije. Slične osobine imaju i molekule nitroglicerina, trinitrotoluena itd. Celulozni nitrati (bezdimni prah), crni prah, koji se sastoji od mehaničke mješavine zapaljive tvari (drveni ugljen) i oksidanta (različiti nitrati), nisu podložni detonaciji u normalnim uvjetima. uvjetima, ali se tradicionalno nazivaju eksplozivima.

  Eksplozije kontejnera pod pritiskom

  Posude pod pritiskom su hermetički zatvorene posude namijenjene za provođenje kemijskih i toplinskih procesa, kao i za skladištenje i transport komprimiranih, ukapljenih i otopljenih plinova i tekućina pod pritiskom. Glavna opasnost u radu takvih plovila je mogućnost njihovog uništenja u slučaju naglog adijabatskog širenja plinova i para (tj. Fizičke eksplozije). Razlozi eksplozije posuda pod tlakom mogu biti greške napravljene u dizajnu i proizvodnji posude, nedostaci u materijalu, gubitak čvrstoće uslijed lokalnog pregrijavanja, udarci, višak radnog tlaka kao posljedica odsustva ili kvara instrumentacija, odsustvo ili kvar sigurnosnih ventila, membrana, zapornih i zapornih ventila. Eksplozije posuda koje sadrže zapaljivi medij posebno su opasne. fragmenti tenkova, čak i velike mase (do nekoliko tona), lete do udaljenosti od nekoliko stotina metara i pri padu na zgrade, tehnološke opreme, kontejneri uzrokuju uništavanje, nova žarišta požara, smrt ljudi.

  Nuklearna eksplozija

  Nuklearna eksplozija je nekontroliran proces oslobađanja velike količine toplinske i zračne energije kao rezultat lančane reakcije nuklearne fisije ili reakcije termonuklearne fuzije u vrlo kratkom vremenskom periodu. Po porijeklu nuklearne eksplozije su ili proizvod ljudske aktivnosti na Zemlji i u svemiru blizu zemlje, ili prirodni procesi na nekim vrstama zvijezda. Umjetne nuklearne eksplozije moćno su oružje dizajnirano za uništavanje velikih kopnenih i zaštićenih podzemnih vojnih objekata, gomile neprijateljskih trupa i opreme (uglavnom taktičkog nuklearnog oružja), kao i potpuno potiskivanje i uništavanje suprotne strane: uništavanje velikih i malih naselja sa civilima i strateškim industrijama (Strateško nuklearno oružje).

  Lančana reakcija fisije

  Atomska jezgra nekih izotopa hemijski elementi s velikom atomskom masom (na primjer, uran ili plutonij), kada se ozrače neutronima određene energije, gube stabilnost i raspadaju se oslobađanjem energije u dva manja i približno jednaka masena fragmenta - reakcija fisije dolazi do atomskog jezgra. U ovom slučaju, zajedno s fragmentima s visokom kinetičkom energijom, oslobađa se još nekoliko neutrona koji su sposobni izazvati sličan proces u susjednim atomima iste vrste. Zauzvrat, neutroni nastali tijekom njihove fisije mogu dovesti do fisije novih dijelova atoma - reakcija postaje lančana reakcija, poprima kaskadni karakter. Ovisno o vanjskim uvjetima, količini i čistoći cijepljivog materijala, njegovo strujanje može se odvijati na različite načine. Emisija neutrona iz zone fisije ili njihova apsorpcija bez naknadne fisije smanjuje broj fisija u novim fazama lančane reakcije, što dovodi do njenog slabljenja. At jednak broj cijepanih jezgri u obje faze, lančana reakcija postaje samoodrživa, a ako se u svakoj sljedećoj fazi poveća broj rascijepljenih jezgri, u reakciju je uključeno sve više atoma fisijske tvari.

  Termonuklearna fuzija

  Reakcije termonuklearne fuzije s oslobađanjem energije moguće su samo među elementima s malom atomskom masom, koja ne prelazi približno atomska masažlijezda. Oni nisu lančane prirode i mogući su samo pri visokim pritiscima i temperaturama, kada je kinetička energija sudarajućih atomskih jezgri dovoljna da se prevlada Coulombova odbojna barijera između njih, ili za primjetnu vjerojatnost njihovog srastanja zbog tunelskog učinka kvantna mehanika... Da bi ovaj proces bio moguć, potrebno je izvesti rad na ubrzanju početnih atomskih jezgri do velikih brzina, ali ako se spoje u novo jezgro, tada će energija oslobođena tijekom ovog procesa biti veća od potrošene. Pojava novog jezgra kao rezultat termonuklearne fuzije obično je praćena stvaranjem različitih vrsta elementarne čestice i kvanti velike energije elektromagnetno zračenje.

  Pojave nuklearne eksplozije

  Pojave koje prate nuklearnu eksploziju razlikuju se od lokacije njenog središta. U nastavku razmatramo slučaj atmosferske nuklearne eksplozije u površinskom sloju, koji je bio najčešći prije zabrane nuklearnih ispitivanja na zemlji, pod vodom, u atmosferi i svemiru. Nakon početka reakcije fisije ili fuzije, u vrlo kratkom vremenu reda frakcija mikrosekunde, u ograničenom volumenu, velika količina zračeću i toplotnu energiju. Reakcija obično prestaje nakon isparavanja i širenja strukture eksplozivne naprave zbog ogromne temperature (do 10 7 K) i pritiska (do 10 9 atm.) Na mjestu eksplozije. Vizuelno, sa velike udaljenosti, ova faza se percipira kao vrlo svijetla svjetlosna tačka.

  Tijekom reakcije, lagani pritisak elektromagnetskog zračenja zagrijava i istiskuje okolni zrak s mjesta eksplozije - stvara se vatrena kugla i počinje se stvarati skok pritiska između komprimiranog zračenja i neometanog zraka, budući da se brzina kretanja grijaćeg fronta zagrijava. je u početku mnogo puta veća od brzine zvuka u mediju. Nakon prigušenja nuklearne reakcije, oslobađanje energije prestaje i dolazi do daljnjeg širenja zbog razlike u temperaturama i pritiscima u području vatrene kugle i okolnog zraka.

  Nuklearne reakcije koje se dešavaju u naboju služe kao izvor različitog zračenja: elektromagnetnog zračenja u širokom spektru od radio talasa do gama kvanta velike energije, brzi elektroni, neutroni i atomska jezgra. Ovo zračenje, nazvano prodorno zračenje, ima brojne posljedice karakteristične samo za nuklearnu eksploziju. Neutroni i visokoenergetski gama kvanti, u interakciji s atomima okolne materije, pretvaraju svoje stabilne oblike u nestabilne. radioaktivni izotopi s različitim putevima i poluživotima-stvaraju takozvano inducirano zračenje. Zajedno s fragmentima atomskih jezgri cijepljive tvari ili fuzijskim proizvodima koji su preostali od eksplozivne naprave, novonastale radioaktivne tvari dižu se visoko u atmosferu i mogu se raspršiti na velikom području, tvoreći radioaktivnu kontaminaciju područja nakon nuklearne eksplozije eksplozija. Spektar nestabilnih izotopa nastalih tijekom nuklearne eksplozije takav je da radioaktivna kontaminacija područja može trajati tisućama godina, iako se intenzitet zračenja s vremenom smanjuje.

  Zemaljska nuklearna eksplozija, za razliku od konvencionalne, ima i svoje karakteristike. U hemijskoj eksploziji, temperatura tla koja se nalazi pored naboja i uključena je u kretanje relativno je niska. U nuklearnoj eksploziji temperatura tla raste do nekoliko desetaka milijuna stupnjeva, a većina toplinske energije u prvim trenucima emitira se u zrak i dodatno odlazi u stvaranje toplinskog zračenja i udarnog vala, koji ne nastaju u uobičajenoj eksploziji. Dakle, postoji oštra razlika u utjecaju na površinu i masiv tla: eksplozija tla kemijskim eksplozivom prenosi do polovice svoje energije u tlo, a nuklearna eksplozija prenosi samo nekoliko postotaka. U skladu s tim, dimenzije lijevka i energija seizmičkih vibracija iz nuklearne eksplozije nekoliko su puta manje od dimenzija eksplozivne eksplozije iste snage. Međutim, kada se naboji prodube, ovaj se odnos izravnava, jer se energija pregrijane plazme manje oslobađa u zrak i odlazi na rad na tlo.

  Eksplodira u roku od 0,0001 sekundi, oslobađajući 1,470 kalorija topline i cca. 700 litara plina. Cm. Eksplozivi.

  Članak reproducira tekst iz Male sovjetske enciklopedije.

  Eksplozija, proces oslobađanja velike količine energije u ograničenoj količini u kratkom vremenskom periodu. Kao rezultat V., tvar koja ispunjava volumen u kojoj se oslobađa energija pretvara se u jako zagrijani plin s vrlo visokim tlakom. Ovaj plin sa velika snaga utječe na okoliš uzrokujući njegovo pomicanje. Eksploziju u čvrstom mediju prati njeno uništavanje i drobljenje.

  Pokret koji nastaje eksplozijom pri kojem dolazi do naglog povećanja pritiska, gustoće i temperature medija naziva se eksplozivni talas... Prednji dio eksplozivnog vala širi se kroz medij velikom brzinom, zbog čega se područje pokriveno kretanjem brzo širi. Pojava eksplozivnog vala karakteristična je posljedica V. u različitim sredinama. Ako je medij odsutan, odnosno dolazi do eksplozije u vakuumu, energija V. se pretvara u kinetičku energiju produkata B. rasipanja u svim smjerovima velikom brzinom. Različite udaljenosti od mjesta B. mjesto eksplozije se povećava, mehanički učinak eksplozivnog vala slabi. Rastojanja na kojima eksplozivni valovi stvaraju istu silu udara pri različitim energijama pri V. povećavaju se proporcionalno korijenu kocke energije B. Srazmjerno ovoj vrijednosti, vremenski interval udarnog vala se povećava.

  Različite vrste eksplozija razlikuju se po fizičkoj prirodi izvora energije i načinu oslobađanja. Eksplozije hemijskih eksploziva tipični su primjeri eksploziva. Eksplozivi Sposobni su za brzo kemijsko razlaganje, pri čemu se energija međumolekulskih veza oslobađa u obliku topline. Eksplozive karakterizira povećanje brzine kemijskog raspadanja s porastom temperature. Na relativno niskoj temperaturi, kemijsko razlaganje se odvija vrlo sporo, tako da eksploziv možda neće dugo podlijegati zamjetljivoj promjeni u svom stanju. U ovom slučaju, između eksploziva i okruženje uspostavlja se toplinska ravnoteža u kojoj se kontinuirano oslobađene male količine topline uklanjaju izvan tvari pomoću toplinske provodljivosti. Ako se stvore uvjeti u kojima oslobođena toplina nema vremena za uklanjanje izvan eksploziva, tada se zbog povećanja temperature razvija samo ubrzavajući proces kemijskog razgradnje, koji se naziva toplinski V. Zbog činjenice da toplina se uklanja kroz vanjsku površinu eksploziva, a njegovo oslobađanje se događa tijekom cijele zapremine tvari, toplinska ravnoteža se također može narušiti povećanjem ukupne mase eksploziva. Ova se okolnost uzima u obzir pri skladištenju eksploziva.

  Moguć je još jedan proces eksplozije u kojem se kemijska transformacija širi eksplozivom uzastopno od sloja do sloja u obliku vala. Vodeći front takvog vala koji se kreće velikom brzinom je udarni talas- nagli (nagli) prijelaz tvari iz početnog stanja u stanje s vrlo visokim tlakom i temperaturom. Eksploziv komprimiran udarnim valom nalazi se u stanju u kojem se kemijsko razlaganje odvija vrlo brzo. Kao rezultat toga, ispostavilo se da je područje u kojem se oslobađa energija koncentrirano u tankom sloju uz površinu udarnog vala. Oslobađanjem energije osigurava se da se visoki tlak u udarnom valu održava na konstantnom nivou. Proces kemijske transformacije eksploziva, koji uvodi udarni val i prati ga brzo oslobađanje energije, naziva se detonacija... Detonacijski valovi šire se eksplozivom vrlo velikom brzinom, uvijek premašujući brzinu zvuka u polaznom materijalu. Na primjer, brzine detonacijskih valova u čvrstim eksplozivima su nekoliko kilometara u sekundi. Tona čvrstog eksploziva može se na ovaj način pretvoriti u gusti plin s vrlo visokim tlakom za 10 -4 sekunde. Tlak u plinovima koji se pri tome stvaraju doseže nekoliko stotina tisuća atmosfera. Učinak eksplozije hemijskog eksploziva može se pojačati u određenom smjeru upotrebom eksplozivnih punjenja posebnog oblika (vidi. Kumulativni efekat).

  Eksplozije povezane s temeljnijim transformacijama tvari uključuju nuklearne eksplozije... U nuklearnoj eksploziji, atomska jezgra početne tvari pretvaraju se u jezgre drugih elemenata, što je popraćeno oslobađanjem energije vezanja elementarnih čestica (protona i neutrona) koje čine atomsko jezgro. Nuklearna snaga temelji se na sposobnosti određenih izotopa teških elemenata, urana ili plutonija, da se podijele, pri čemu se jezgre početnog materijala raspadaju i tvore jezgre lakših elemenata. Kad se cijepe jezgre sadržane u 50 g urana ili plutonija, oslobađa se ista količina energije kao i pri detonaciji 1000 tona TNT -a. Ovo poređenje pokazuje da je nuklearna transformacija sposobna proizvesti eksploziju ogromne snage. Do fisije jezgre atoma urana ili plutonija može doći kao rezultat hvatanja jednog neutrona jezgrom. Bitno je da fisija proizvodi nekoliko novih neutrona, od kojih svaki može uzrokovati cijepanje drugih jezgri. Kao rezultat toga, broj podjela će rasti vrlo brzo (prema zakonu geometrijske progresije). Ako pretpostavimo da se sa svakim aktom fisije broj neutrona koji mogu izazvati cijepanje drugih jezgri udvostručuje, tada se u manje od 90 događaja fisije stvara takav broj neutrona, koji je dovoljan za cijepanje jezgri sadržanih u 100 kg uranij ili plutonij. Vrijeme potrebno za podjelu ove količine tvari bit će ~ 10 -6 sec. Taj proces koji se sam ubrzava naziva se lančana reakcija. Nuklearne lančane reakcije). U stvarnosti, svi neutroni proizvedeni fisijom ne uzrokuju cijepanje drugih jezgara. Ako je ukupna količina fisije male, tada će većina neutrona pobjeći iz materije bez izazivanja fisije. U cijepljivim tvarima uvijek postoji mala količina slobodnih neutrona, međutim lančana reakcija se razvija tek kada broj novonastalih neutrona premaši broj neutrona koji ne proizvode cijepanje. Takvi uvjeti stvaraju se kada masa cijepljive tvari prelazi takozvanu kritičnu masu. V. nastaje kada se pojedini dijelovi fisijske tvari brzo spoje (masa svakog dijela je manja od kritične) u jednu cjelinu s ukupnom masom koja prelazi kritičnu masu ili pod jakim sabijanjem, čime se smanjuje površina Tvari i time smanjuje broj neutrona koji bježe van. Za stvaranje takvih uvjeta obično se koristi kemijski eksploziv.

  Postoji još jedna vrsta nuklearne reakcije - reakcija fuzije lakih jezgara, popraćena oslobađanjem velike količine energije. Odbojne sile istoimenih električnih naboja (sva jezgra imaju pozitivan električni naboj) spriječiti nastanak fuzijske reakcije, stoga za efikasnu nuklearnu transformaciju ovog tipa jezgra moraju imati visoku energiju. Takvi se uvjeti mogu stvoriti zagrijavanjem tvari na vrlo visoku temperaturu. U tom smislu, proces fuzije koji se odvija na visokoj temperaturi naziva se termonuklearna reakcija. U fuziji jezgara deuterija (izotop vodika ²H) oslobađa se gotovo 3 puta više energije nego u fisiji iste mase urana. Temperatura potrebna za fuziju postiže se nuklearnom eksplozijom urana ili plutonija. Dakle, ako se fisije i izotopi vodika stave u jedan isti uređaj, može se provesti fuzijska reakcija, čiji će rezultat biti V. ogromne čvrstoće. Osim snažnog eksplozivnog vala, nuklearnu eksploziju prati intenzivna emisija svjetlosti i prodorno zračenje (vidi. Štetni faktori nuklearne eksplozije).

  U gore opisanim vrstama eksplozije, oslobođena energija je u početku bila sadržana u obliku energije molekularne ili nuklearne veze u materiji. Postoje V. u kojima se oslobođena energija napaja iz vanjskog izvora. Primjer takvog V. može poslužiti kao snažno električno pražnjenje u bilo kojem mediju. Električna energija u praznoj praznini oslobađa se u obliku topline, pretvarajući medij u ionizirani plin s visokim tlakom i temperaturom. Sličan fenomen javlja se i kada je moćan električna struja na metalnom vodiču, ako je jačina struje dovoljna za brzo pretvaranje metalnog vodiča u paru. V. -ov fenomen javlja se i kada je fokusiran lasersko zračenje(cm. Laser). Jednom od vrsta eksplozije može se smatrati proces brzog oslobađanja energije, koji nastaje kao rezultat naglog uništenja ljuske koja drži plin pod visokim tlakom (na primjer, eksplozija cilindra sa komprimiranim plinom). V. može nastati pri sudaru krutih tijela koja se kreću jedno prema drugom velikom brzinom. Prilikom sudara kinetička energija tijela se pretvaraju u toplinu kao rezultat širenja snažnog udarnog vala kroz tvar, koji nastaje u trenutku sudara. Brzine relativnog približavanja krutih tvari, potrebne da se tvar u potpunosti pretvori u paru kao posljedicu sudara, mjere se u desetinama km / s, pri čemu se pritisci razvijaju u milijunima atmosfera.

  U prirodi se javljaju mnogi različiti fenomeni koji su praćeni V. Snažna električna pražnjenja u atmosferi za vrijeme oluje (munje), iznenadne vulkanske erupcije, velike meteoriti su primjeri različite vrste B. Kao rezultat pada Tunguski meteorit() postojao je V., ekvivalent u količini oslobođene energije V. ~ 10 7 tona trinitrotoluena. Očigledno je još više energije oslobođeno kao posljedica eksplozije vulkana Krakatoa ().

  Eksplozije su velikih razmjera kromosferske baklje na suncu. Energija oslobođena tokom takvih baklji doseže ~ 10 17 J (za poređenje, ističemo da bi se pri 10 6 tona trinitrotoluena oslobodila energija jednaka 4,2 · 10 15 J).

  Priroda ogromnih eksplozija u svemiru su baklje nove zvezde... Tokom baklji, očigledno u roku od nekoliko sati, oslobađa se energija od 10 38 -10 39 J. Takvu energiju Sunce emituje 10-100 hiljada godina. Konačno, još gigantski valovi, koji nadilaze granice ljudske mašte, su bljeskovi supernove, pri kojoj oslobođena energija doseže ~ 10 43 J, i V. u jezgrama brojnih galaksija, čija procjena energije dovodi do ~ 10 50 J.

  Eksplozije hemijskih eksploziva koriste se kao jedno od glavnih sredstava uništavanja. Nuklearne eksplozije imaju ogromnu razornu moć. Eksplozija jednog nuklearna bomba po energiji može biti ekvivalent desetinama miliona tona hemijskog eksploziva.

  Eksplozije su našle široku mirnu upotrebu u Rusiji naučno istraživanje i u industriji. V. je omogućio postizanje značajnog napretka u proučavanju svojstava plinova, tekućina i čvrstih tvari pri visokim pritiscima i temperaturama. Visok pritisak). Igra eksplozije igra važnu ulogu u razvoju fizike neravnotežnih procesa, koja proučava fenomene prijenosa mase, impulsa i energije u različitim medijima, mehanizme fazni prijelazi tvari, kinetiku kemijskih reakcija itd. Pod utjecajem V. mogu se postići takva stanja tvari koja su nedostupna drugim metodama istraživanja. Snažno sabijanje kanala električnog pražnjenja hemijskim eksplozivom omogućava da se u kratkom vremenskom periodu dobije magnetna polja velika napetost [do 1,1 ha / m (do 14 miliona oe), vidi. Magnetno polje... Intenzivna emisija svjetlosti u prisutnosti kemijskog eksploziva u plinu može se upotrijebiti za pobudu optičkog kvantnog generatora (lasera). Eksplozivno utiskivanje, zavarivanje eksplozivom i eksplozivno stvrdnjavanje metala izvode se pod utjecajem visokog pritiska koji nastaje pri detonaciji eksploziva.

  Eksperimentalno proučavanje V. sastoji se u mjerenju brzina širenja eksplozivnih valova i brzina kretanja tvari, mjerenju brzo promjenjivog pritiska, raspodjele gustoće, intenziteta i spektralnog sastava elektromagnetskog i drugih vrsta zračenja emitiranih na V. Ovi podaci omogućuju dobijanje informacija o stopi pojavljivanja različitih procesa, pratećih V., te određivanje ukupne količine oslobođene energije. Tlak i gustoća tvari u udarnom valu povezani su određenim omjerima sa brzinom udarnog vala i brzinom kretanja tvari. Ova okolnost omogućuje, na primjer, na osnovu mjerenja brzina, izračunavanje pritisaka i gustoća u onim slučajevima kada se iz nekog razloga pokaže da njihovo direktno mjerenje nije dostupno. Za mjerenje glavnih parametara koji karakteriziraju stanje i brzinu kretanja medija, koriste se različiti senzori koji pretvaraju određenu vrstu izloženosti u električni signal, koji se snima pomoću osciloskop ili neki drugi uređaj za snimanje. Savremena elektronska oprema omogućava registrovanje pojava koje se dešavaju u vremenskim intervalima od ~ 10 -11 sek. Mjerenje intenziteta i spektralnog sastava svjetlosnog zračenja pomoću posebnih fotoćelije i spektrografi služe kao izvor informacija o temperaturi tvari. Fotografija velike brzine, koja se može izvesti brzinom do 10 9 sličica u sekundi, naširoko se koristi za bilježenje pojava koje prate V.

  U laboratorijskim studijama udarnih valova u plinovima često se koristi poseban uređaj - udarna cijev (vidi. Aerodinamička cijev). Udarni val u takvoj cijevi nastaje kao rezultat brzog uništavanja membrane koja odvaja plin s visokim i niskim tlakom (takav se proces može smatrati najjednostavnijom vrstom V.). Pri proučavanju valova u udarnim cijevima učinkovito se koriste interferometri i penumbra optički uređaji čije se djelovanje temelji na promjeni indeksa loma plina uslijed promjene njegove gustoće.

  Eksplozivni valovi, koji se šire na velike udaljenosti od mjesta nastanka, služe kao izvor informacija o strukturi atmosfere i unutrašnjim slojevima Zemlje. Valovi na vrlo velikim udaljenostima od mjesta V. bilježe se visoko osjetljivom opremom, što omogućava snimanje fluktuacija pritiska u zraku do 10 -6 atmosfera (0,1 n / m²) ili pomaka tla ~ 10 -9 m.

  Književnost:

  • Sadovskiy MA, Mehaničko djelovanje zračnih udarnih valova eksplozije prema eksperimentalnim podacima istraživanja, u zbirci: Fizika eksplozija, br. 1, M., 1952;
  • Baum F.A., Stanyukovich K.P. i Shekhter B.I., Physics Explosion Physics, M., 1959;
  • Andreev K.K. i Belyaev A.F., Teorija eksploziva, M., 1960:
  • Pokrovsky G.I., Explosion, M., 1964;
  • Lyakhov GM, Osnove dinamike eksplozije u tlu i tekućim medijima, M., 1964;
  • Dokuchaev M.M., Rodionov V.N., Romashov A.N., Explosion for release, M., 1963:
  • R. Cole, Podvodne eksplozije, prev. s engleskog, M., 1950;
  • Podzemne nuklearne eksplozije, prev. s engleskog, M., 1962;
  • Akcija nuklearno oružje, per. s engleskog., M., 1960;
  • Gorbatsky V.G., Svemirske eksplozije, M., 1967;
  • Dubovik A.S., Fotografska registracija brzih procesa, M., 1964.

  K. E. Gubkin.

  Ovaj članak ili odjeljak koristi tekst