Siyentipikong pananaw: Mga tampok ng pagsabog sa Beirut

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Ang kalunos-lunos na balita ng isang malaking pagsabog sa Beirut, na kinuha ang mga unang linya ng mga mapagkukunan ng balita, ay nagtataas ng mga natural na tanong: paano ito nangyari, kung ano ang sumabog doon, dahil sa kung anong mga kadahilanan ang posibleng mga insidente? Upang malaman ito, tingnan natin ang mga katangian ng ammonium nitrate at ang mga panganib na nauugnay dito.

Ano ang nangyari sa Beirut

Sa madaling sabi, ganito ang sitwasyon: anim na taon na ang nakalilipas, ang barkong Rhosus ay pumasok sa daungan ng Beirut para sa isang hindi naka-iskedyul na pag-aayos. Ito ay kabilang sa kumpanya ni Igor Grechushkin, isang katutubong ng Khabarovsk. Hindi pinalaya ng mga awtoridad sa pantalan ang barko dahil sa mga kakulangan sa mga sistema ng seguridad at mga dokumento ng kargamento. Unti-unti, iniwan ng koponan ang Rhosus, at ang kargamento nito, na binubuo ng 2,750 tonelada ng ammonium nitrate, ay inilipat sa isang bodega sa daungan, kung saan ito nakaimbak sa susunod na anim na taon. Ang mga kondisyon ng imbakan ay naging hindi sapat na maaasahan, samakatuwid, upang paghigpitan ang pag-access sa kargamento na ito, ang mga gawaing hinang ay isinasagawa sa bodega, dahil sa hindi wastong organisasyon ng kaligtasan kung saan, ang mga pyrotechnic na nakaimbak sa parehong bodega ay kasunod na nag-apoy.

Nagsimula ang apoy, suportado ng pagkasunog at mga paputok. Pagkaraan ng ilang oras, sumabog ang nakaimbak na ammonium nitrate. Ang shock wave mula sa pagsabog na ito ay nagdulot ng malaking pinsala sa mga nakapaligid na lugar ng Beirut: ngayon ay may higit sa 130 katao ang namatay, at ang kanilang bilang ay patuloy na lumalaki habang parami nang parami ang mga bangkay na natuklasan habang binubuwag ang mga guho ng mga gusali at istruktura. Mahigit limang libong tao ang nasugatan.

Mga larawan mula sa kalawakan na kuha ng Kanopus-V satellite. Ang larawan sa itaas ay may petsang Nobyembre 4, 2019, at ang larawan sa ibaba ay ang araw pagkatapos ng pagsabog. / © Roskosmos.ru

Ang isang malaking bilang ng mga bahay ay nasira sa iba't ibang antas, ang pagkawasak ay nakaapekto sa kalahati ng mga gusali sa Beirut, humigit-kumulang 300 libong residente ang naiwan na walang tirahan. Ayon sa gobernador ng kabisera ng Lebanese na si Marwan Abboud, tinatayang nasa pagitan ng tatlo hanggang limang bilyong dolyar ang pinsala ng pagsabog. Ang mga larawan mula sa kalawakan ng daungan ng Beirut, na kinunan bago at pagkatapos ng trahedya, ay nagpapakita ng isang lugar ng patuloy na pagkasira sa paligid ng buong lugar ng daungan. Tatlong araw ng pagluluksa ang idineklara sa Lebanon.

Ano ang ammonium nitrate

Ang ammonium nitrate, o ammonium nitrate, ay isang ammonium salt ng nitric acid, may kemikal na formula na NH₄NO₃ at binubuo ng tatlong kemikal na elemento - nitrogen, hydrogen at oxygen. Ang mataas na nilalaman ng nitrogen (halos isang katlo sa timbang) sa isang anyo na madaling ma-assimilable ng mga halaman ay ginagawang posible ang malawakang paggamit ng ammonium nitrate bilang isang mabisang nitrogen fertilizer sa agrikultura.

Dahil dito, ang ammonium nitrate ay ginagamit kapwa sa purong anyo at bilang bahagi ng iba pang kumplikadong mga pataba. Ang bulto ng saltpeter na ginawa sa mundo ay ginagamit nang tumpak sa kapasidad na ito. Sa pisikal, ang ammonium nitrate ay isang puting mala-kristal na substansiya, sa isang pang-industriya na anyo sa anyo ng mga butil ng iba't ibang laki.

Ito ay hygroscopic, iyon ay, ito ay sumisipsip ng kahalumigmigan mula sa kapaligiran; sa panahon ng imbakan ay may isang ugali sa caking, ang pagbuo ng malalaking siksik na masa. Samakatuwid, ito ay nakaimbak at dinadala hindi sa anyo ng isang solidong bulk mass, ngunit sa siksik at matibay na mga bag na hindi pinapayagan ang pagbuo ng malalaking caked na masa na mahirap paluwagin.

Mga pagpapasabog sa mga open pit na minahan gamit ang ammonium nitrate bilang bahagi ng mga pang-industriyang pampasabog / ©Flickr.com.

Ang ammonium nitrate ay isang malakas na ahente ng oxidizing. Ang tatlong oxygen atoms na bumubuo sa molekula nito ay bumubuo ng 60 porsiyento ng masa. Sa madaling salita, ang ammonium nitrate ay higit sa kalahati ng oxygen, na madaling inilabas mula sa molekula nito kapag pinainit. Ang thermal decomposition ng nitrate ay nangyayari sa dalawang pangunahing anyo: sa mga temperatura sa ibaba 200 degrees, ito ay nabubulok sa nitrogen oxide at tubig, at sa mga temperatura na humigit-kumulang 350 degrees at sa itaas, ang libreng nitrogen at libreng oxygen ay nabuo nang sabay-sabay sa tubig. Ito ay naghihiwalay sa ammonium nitrate sa kategorya ng mga malakas na oxidant at paunang natukoy ang paggamit nito sa paggawa ng iba't ibang mga pampasabog, na nangangailangan ng isang oxidizing agent.

Ammonium nitrate - isang bahagi ng mga pang-industriyang pampasabog

Ang ammonium nitrate ay kasama sa maraming uri ng pang-industriyang pampasabog at malawakang ginagamit dito, pangunahin sa industriya ng pagmimina. Wala pang naiimbento ang tao na mas mabisa pa kaysa sa pagsabog para sirain ang mga bato. Samakatuwid, halos anumang trabaho sa kanila ay batay sa isang pagsabog: mula sa pagmimina sa mga minahan hanggang sa mga bukas na pagbawas at pag-quarry.

Ang industriya ng pagmimina ay kumokonsumo ng napakalaking halaga ng mga pampasabog, at ang bawat negosyo sa pagmimina o minahan ng karbon ay palaging may sariling planta para sa paggawa ng mga pampasabog, na natupok sa maraming dami. Ang kamag-anak na mura ng ammonium nitrate ay ginagawang posible na gamitin ito para sa mass production ng iba't ibang mga pang-industriyang pampasabog.

At dito mapapansin natin ang kamangha-manghang lawak ng pagbuo ng mga paputok na sistema ng ammonium nitrate. Sa pamamagitan ng paghahalo ng nitrate sa literal na anumang nasusunog na substance, maaari kang makakuha ng explosive system. Ang mga halo ng nitrate na may ordinaryong aluminum powder ay bumubuo ng mga ammonal, na kung saan ay tinatawag na AMMONIUM nitrate - ALUMINIUM. 80% ng masa ng ammonium ay ammonium nitrate. Ang mga ammonal ay napaka-epektibo, ang mga ito ay mahusay sa pagsabog ng mga bato, ang ilang mga varieties ay tinatawag na rock ammonals.

Napakalaking Pagsabog Sa Panahon ng Pagmimina / © Flickr.com.

Kung pinapagbinhi mo ang nitrate na may diesel fuel, makakakuha ka ng isa pang klase ng mga pang-industriyang eksplosibo - mga igdanites, na pinangalanang pagkatapos ng Institute of Mining, ang Institute of Mining ng Academy of Sciences ng USSR. Ang Saltpeter ay may kakayahang bumuo ng mga paputok na halo kapag pinapagbinhi ng halos anumang nasusunog na likido, mula sa langis ng gulay hanggang sa langis ng gasolina. Ang iba pang mga klase ng mga pampasabog na nakabatay sa nitrate ay gumagamit ng mga additives ng iba't ibang mga eksplosibo: halimbawa, ang mga ammonite (ito ay hindi lamang mga fossil cephalopod) ay naglalaman ng TNT o RDX. Sa dalisay nitong anyo, ang ammonium nitrate ay sumasabog din at maaaring sumabog. Ngunit ang pagpapasabog nito ay iba sa pagpapasabog ng pang-industriya o militar na mga pampasabog. Ano ba talaga? Alalahanin natin sandali kung ano ang pagsabog at kung paano ito naiiba sa ordinaryong pagkasunog.

Ano ang pagpapasabog

Upang magsimula ang mga reaksyon ng pagkasunog sa mga nasusunog na sangkap, ang mga atomo ng gasolina at oxidizer ay dapat gawing libre at paglapitin hanggang sa mabuo ang mga bono ng kemikal sa pagitan nila. Upang palabasin ang mga ito mula sa mga molekula kung saan sila ay nakapaloob ay nangangahulugan na sirain ang mga molekula na ito: ginagawa nito ang pag-init ng mga molekula sa temperatura ng kanilang pagkabulok. At ang parehong pag-init ay pinagsasama-sama ang mga atomo ng gasolina at ang oxidizer sa pagbuo ng isang kemikal na bono sa pagitan nila - sa isang kemikal na reaksyon.

Sa normal na pagkasunog - tinatawag na deflagration - ang mga reactant ay pinainit sa pamamagitan ng normal na paglipat ng init mula sa harap ng apoy. Pinapainit ng apoy ang mga layer ng nasusunog na sangkap, at sa ilalim ng impluwensya ng pag-init na ito, ang mga sangkap ay nabubulok bago magsimula ang mga reaksyon ng pagkasunog ng kemikal. Iba ang mekanismo ng pagpapasabog. Sa loob nito, ang sangkap ay pinainit bago magsimula ang mga reaksiyong kemikal dahil sa mekanikal na compression ng isang mataas na antas - tulad ng alam mo, sa ilalim ng malakas na compression, ang isang sangkap ay uminit.

Ang ganitong compression ay nagbibigay ng shock wave na dumadaan sa nagpapasabog na piraso ng paputok (o simpleng volume, kung ang isang likido, halo ng gas o multiphase system ay sumasabog: halimbawa, isang suspensyon ng karbon sa hangin). Ang shock wave ay pinipiga at pinainit ang sangkap, nagiging sanhi ng mga kemikal na reaksyon dito na may pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init at mismo ay pinapakain ng enerhiya ng reaksyon na ito na direktang inilabas dito.

At dito ang bilis ng pagsabog ay napakahalaga - iyon ay, ang bilis ng shock wave na dumadaan sa sangkap. Kung mas malaki ito, mas malakas ang paputok, ang paputok na aksyon. Para sa mga pampasabog na pang-industriya at militar, ang bilis ng pagsabog ay ilang kilometro bawat segundo - mula sa humigit-kumulang 5 km / sec para sa mga ammonal at ammonites at 6-7 km / sec para sa TNT hanggang 8 km / sec para sa RDX at 9 km / sec para sa HMX. Kung mas mabilis ang pagsabog, mas mataas ang density ng enerhiya sa shock wave, mas malakas ang mapanirang epekto nito kapag umalis ito sa mga hangganan ng piraso ng paputok.

Kung ang shock wave ay lumampas sa bilis ng tunog sa materyal, dinudurog ito sa mga piraso - ito ay tinatawag na blasting action. Ito ang nagbubuwag sa katawan ng isang granada, isang projectile at isang bomba sa mga fragment, nagdudurog ng mga bato sa paligid ng isang borehole o borehole na puno ng mga pampasabog.

Sa distansya mula sa isang piraso ng mga paputok, ang lakas at bilis ng shock wave ay bumababa, at mula sa isang tiyak na maikling distansya ay hindi na nito madudurog ang nakapalibot na sangkap, ngunit maaari itong kumilos sa pamamagitan ng presyon nito, itulak, lamukot, ikalat, itapon, itapon. Ang ganitong pagkilos ng pagpindot, pagdurog at paghagis ay tinatawag na high-explosive.

Mga tampok ng pagpapasabog ng nitrate

Ang pang-industriya na ammonium nitrate na walang anumang mga additives na bumubuo ng mga pampasabog, tulad ng nabanggit namin sa itaas, ay maaari ding sumabog. Ang bilis ng pagsabog nito, sa kaibahan sa mga pang-industriya na eksplosibo, ay medyo mababa: mga 1.5-2.5 km / sec. Ang pagkalat ng bilis ng pagsabog ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan: sa anyo ng kung aling mga butil ang saltpeter, kung gaano kahigpit ang mga ito ay naka-compress, ano ang kasalukuyang moisture content ng saltpeter at marami pang iba.

Samakatuwid, ang saltpeter ay hindi bumubuo ng isang pagsabog na aksyon - hindi nito dinudurog ang mga nakapalibot na materyales. Ngunit ang mataas na paputok na epekto ng pagsabog ng nitrate ay gumagawa ng lubos na nasasalat. At ang kapangyarihan ng isang partikular na pagsabog ay nakasalalay sa dami nito. Sa malalaking masa ng paputok, ang high-explosive na epekto ng pagsabog ay maaaring umabot sa pagkasira ng anumang antas.

Pagkatapos ng pagsabog sa Beirut / © "Lenta.ru"

Sa pagsasalita tungkol sa pagsabog, tandaan namin ang isa pang mahalagang punto - kung paano ito magsisimula. Sa katunayan, upang ang isang shock wave ng compression ay dumaan sa paputok, dapat itong ilunsad kahit papaano, nilikha gamit ang isang bagay. Ang simpleng pag-aapoy ng isang piraso ng paputok ay hindi nagbibigay ng mekanikal na compression na kinakailangan upang simulan ang pagpapasabog.

Kaya, sa maliliit na piraso ng TNT, na sinunog gamit ang isang tugma, posible na pakuluan ang tsaa sa isang tabo - nasusunog sila na may isang katangian na sumisitsit, kung minsan ay naninigarilyo, ngunit nasusunog nang tahimik at walang pagsabog. (Ang paglalarawan ay hindi isang rekomendasyon para sa paggawa ng tsaa! Ito ay mapanganib pa rin kung ang mga piraso ay malaki o kontaminado.) Upang ma-trigger ang pagpapasabog, kailangan mo ng isang detonator - isang maliit na aparato na may isang espesyal na explosive charge na ipinasok sa pangunahing katawan ng mga pampasabog. Ang pagsabog ng isang detonator, na mahigpit na ipinasok sa pangunahing singil, ay naglulunsad ng isang shock wave at pagsabog dito.

Ano ang maaaring maging sanhi ng pagpapasabog

Maaari bang kusang mangyari ang pagpapasabog? Siguro: ang ordinaryong combustion ay may kakayahang maging detonation kapag ito ay pinabilis, na may pagtaas sa intensity ng combustion na ito. Kung mag-apoy ka ng pinaghalong oxygen na may hydrogen - isang sumasabog na gas - magsisimula itong magsunog nang tahimik, ngunit habang bumibilis ang apoy sa harap, ang pagkasunog ay magiging pagsabog.

Ang pagkasunog ng mga multiphase gas system, tulad ng lahat ng uri ng mga suspensyon at aerosol, na ginagamit sa mga bala para sa isang volumetric na pagsabog, ay mabilis na nagiging pagsabog. Ang pagkasunog ng propellant ay maaari ding maging detonation kung ang presyon sa makina ay nagsimulang tumaas nang mabilis, sa isang hindi disenyong paraan. Ang pagtaas ng presyon, pagbilis ng pagkasunog - ito ang mga kinakailangan para sa paglipat mula sa ordinaryong pagkasunog hanggang sa pagsabog.

Gayundin, ang mga catalyst ng pagkasunog ay maaaring iba't ibang mga additives, contaminants, impurities - mas tiyak, sila o ang kanilang mga bahagi, na mag-aambag sa lokal na paglipat sa pagsabog. Ang oxidized, kalawangin na bala ay mas malamang na sumabog kung ang paputok ay katabi ng oxidized na seksyon ng katawan ng barko. Maraming mga nuances at puntos sa pagsisimula ng pagpapasabog na aalisin natin, kaya bumalik tayo sa tanong: paano pumutok ang saltpeter sa bodega?

At narito, malinaw na ang pyrotechnics ay maaaring ganap na gampanan ang papel ng isang detonator. Hindi, isang hissing powder racket lang ang halos hindi nagdulot ng pagsabog ng saltpeter sa lakas ng usok nito na may mga spark. Ngunit kinukunan ng video ang maraming malalaking pagsiklab na kumikinang sa usok ng apoy bago ang pagsabog ng saltpeter. Ito ay mga maliliit na pagsabog ng nagkalat na mga pyrotechnic na bahagi ng paputok. Nagsilbi sila bilang isang malinaw na pagpapasabog ng simula. Hindi, hindi sila mga pang-industriyang detonator.

Ngunit sa mga kondisyon ng sunog, pag-init ng malalaking ibabaw ng saltpeter na may apoy at ang napakalaking libu-libong operasyon ng pyrotechnic na nagaganap, ang mga pyrotechnic rocket na ito ay malamang na ipinakilala sa pinainit na ibabaw ng saltpeter na may karagdagang pagsabog sa mainit na saltpeter. Sa ilang mga punto, naganap ang pagsabog nito sa ilalim ng gayong epekto - at kumalat sa buong hanay ng nakaimbak na saltpeter.

Mahirap pag-aralan ang mga karagdagang kaganapan nang detalyado nang walang detalyadong impormasyon at pag-aaral ng lugar ng pagsabog. Hindi alam kung gaano kabuo ang lahat ng 2750 tonelada ay pinasabog. Ang pagpapasabog ay hindi isang ganap na simula na palaging nangyayari tulad ng nakasulat sa papel. Nangyayari na ang mga briquette ng TNT na nakasalansan ay hindi lahat ay nagpapasabog: ang ilan sa mga ito ay nakakalat lamang sa mga gilid, kung ang mga maaasahang hakbang ay hindi ginawa upang ilipat ang pagsabog sa pagitan nila.

Pagkatapos ng napakalaking pagsabog ng mga bato, kapag ang daan-daan at libu-libong mga balon na puno ng mga pampasabog ay sumabog (maaari silang nilagyan ng mga pampasabog sa loob ng isang buwan), pagkatapos na ang ulap ng alikabok ay tumira, ang mga espesyalista lamang ang unang palaging pumapasok sa lugar ng pagsabog at sinisiyasat kung ano ang sumabog. at kung ano ang hindi sumabog. Kinokolekta din nila ang mga hindi sumabog na pampasabog. Kaya ito ay sa saltpeter sa isang bodega sa daungan ng Beirut: ang pagkakumpleto ng pagsabog ng pagsabog ng buong masa ng nitrate ay mahirap matukoy, ngunit malinaw na ito ay medyo malaki.

Mga tampok ng pagsabog sa Beirut

Ang mismong larawan ng pagsabog ay tumutugma nang mabuti sa pagsabog ng nitrate. Ang isang malaking haligi ng mapula-pula-kayumanggi na usok pagkatapos ng pagsabog ay isang tipikal na kulay ng ulap na may mga pulang nitrogen oxide, na inilalabas sa malalaking dami sa panahon ng agnas ng nitrate sa pagsabog. Dahil sa mababang bilis ng pagsabog ng nitrate, walang naganap na malawakang pagdurog.

Samakatuwid, ang isang malaking bunganga ay hindi nabuo sa lugar ng pagsabog: ang mga materyales ng mga pier at ang kongkretong takip ng lupa ng mga bodega ay hindi detalyado, kaya hindi sila itinapon. Dahil dito, walang pambobomba sa lungsod na may mga piraso na lumilipad mula sa lugar ng pagsabog, at ang mataas na sultan ng mga lumilipad na piraso at mga fragment na nabuo ng pagsabog ay hindi tumaas sa itaas ng lugar ng pagsabog.

Isang haligi ng usok, na kulay ng mga emisyon ng nitrogen oxide sa panahon ng agnas ng ammonium nitrate / © dnpr.com.ua.

Kasabay nito, ang masaganang paglabas ng mga produktong gaseous combustion - singaw ng tubig, nitrogen oxides - ay nagbigay ng larawan ng pagsabog ng mga tampok ng isang volumetric na pagsabog. Bilang karagdagan sa isang mabilis na pagdaan ng shock wave, sapat na malakas at nakikita bilang isang mabilis na foggy na pader, ang pagbaril ay nagpapakita ng isang paparating na pader ng lumalawak na mga gas ng pagsabog, na may halong alikabok at bumubulusok mula sa ibabaw ng lupa sa mabilis na paglapit. Ito ay tipikal para sa mga pagsabog ng malalaking volume na may mababang bilis ng pagsabog.

Ang likas na katangian ng pinsala sa mga gusali na may mataas na posibilidad ay magpapakita na sila ay naapektuhan hindi lamang ng shock wave mismo - malakas, ngunit panandalian - ngunit din ng mas mahabang pagkakalantad sa lumalawak na gas-air stream na nakakalat mula sa lugar ng pagsabog.

Mga pagsabog ng nitrate sa Beirut

Ang mga pagsabog ng mga pataba batay sa mga asing-gamot ng nitric acid ay naganap bago, sila ay kilala, mayroong maraming mga naturang kaso sa kasaysayan. Kaya, noong Setyembre 1, 2001, sa Toulouse, sa planta ng pataba ng kumpanya ng Grande Paroisse, isang hangar ang sumabog, kung saan 300 tonelada ng ammonium nitrate ang pinasabog. Humigit-kumulang 30 katao ang namatay, libu-libo ang nasugatan. Maraming mga gusali sa Toulouse ang nasira.

Nauna rito, noong Abril 16, 1947, nagkaroon ng pagsabog ng 2,100 toneladang ammonium nitrate sakay ng barkong "Grancan" sa daungan ng Texas City, USA. Naunahan ito ng isang sunog sa barko - isang katulad na sitwasyon at pagkakasunud-sunod ng mga kaganapan. Ang pagsabog ay nagdulot ng mga sunog at pagsabog sa mga barko at mga pasilidad ng imbakan ng langis sa malapit. Humigit-kumulang 600 katao ang namatay, daan-daan ang nawawala, mahigit limang libo ang nasugatan.

Noong Setyembre 21, 1921, 12 libong tonelada ng pinaghalong ammonium sulfate at ammonium nitrate ang sumabog sa planta ng kemikal ng BASF malapit sa bayan ng Oppau sa Bavaria. Ang pagsabog ng gayong kapangyarihan ay bumuo ng isang malaking bunganga, dalawang pinakamalapit na nayon ang natanggal sa balat ng lupa, at ang lungsod ng Oppau ay nawasak.

Ang mga sakuna na pagsabog ng ammonium nitrate na may malaking pagkawasak at maraming biktima ay naganap noong 2004 sa North Korean na lungsod ng Ryongcheon; noong 2013 sa lungsod ng West sa Texas, USA; noong 2015 sa port city ng Tianjin sa China. At nagpapatuloy ang listahan.

Sa kasamaang palad, ang ammonium nitrate, kasama ang lahat ng malalaking pakinabang na dulot nito sa isang tao, ay nananatiling isang mapanganib na bagay na nangangailangan ng pagsunod sa ilang mga kinakailangan sa kaligtasan sa paghawak. At ang kawalang-ingat o kapabayaan ay maaaring magdulot ng mga bagong trahedya, ang pag-iwas dito ay nangangailangan ng parehong pagpapaigting sa mga patakaran para sa paghawak ng nitrate at pagtaas ng responsibilidad para sa kanilang pagsunod at pagpapatupad.