Вибухом називається. Поняття та класифікація вибухів
Вибух – поширене фізичне явище, яке відіграло чималу роль у долі людства. Він може руйнувати та вбивати, а також нести користь, захищаючи людину від таких загроз, як повінь та астероїдна атака. Вибухи різняться за своєю природою, але характером процесу вони завжди руйнівні. Ця сила і є їхньою головною відмінністю.
Слово "вибух" знайоме кожному. Однак на питання про те, що таке вибух, можна відповісти тільки виходячи з того, стосовно чого це слово вживається. Фізично вибух - це процес екстремально швидкого виділення енергії та газів у порівняно невеликому обсязі простору.
Стрімке розширення (теплове або механічне) газу або іншої субстанції, наприклад, коли відбувається вибух гранати, створює ударну хвилю (зону високого тиску), яка може мати руйнівну силу.
У біології під вибухом мають на увазі швидкий та масштабний біологічний процес (наприклад, вибух чисельності, вибух видоутворення). Отже, у відповідь питання про те, що таке вибух, залежить від предмета дослідження. Однак, як правило, під ним мають на увазі саме класичний вибух, про який і йтиметься далі.
Класифікація вибухів
Вибухи можуть мати різну природу, потужність. Відбуваються у різних середовищах (включаючи вакуум). За природою вибухи можна розділити на:
- фізичні (вибух кульки, що лопнула, і т. д.);
- хімічні (наприклад, вибух тротилу);
- ядерні та термоядерні вибухи.
Хімічні вибухи можуть протікати у твердих, рідких або газоподібних речовинах, а також повітряних суспензіях. Головними за таких вибухів є окислювально-відновні реакції екзотермічного типу, або екзотермічні реакції розкладання. Прикладом хімічного вибуху вибух гранати.
Фізичні вибухи виникають у разі порушення герметичності ємностей зі зрідженим газом та іншими речовинами, що перебувають під тиском. Також їх причиною може стати теплове розширення рідин чи газів у складі твердого тілаз подальшим порушенням цілісності кристалічної структури, що призводить до різкого руйнування об'єкта та виникнення ефекту вибуху.
Потужність вибуху
Потужність вибухів може бути різною: від звичайної гучної бавовни через повітряну кульку або вибухну петарду, що лопнула, до гігантських космічних вибухів наднових зірок.
Інтенсивність вибуху залежить від кількості виділеної енергії та швидкості її виділення. Оцінюючи енергії хімічного вибуху використовують такий показник, як кількість виділеної теплоти. Обсяг енергії при фізичному вибуху визначається кількістю кінетичної енергії адіабатичного розширення парів та газів.
Техногенні вибухи
На промисловому підприємстві вибухонебезпечні об'єкти не рідкість, тому там можуть виникнути такі види вибухів, як повітряний, наземний і внутрішній (всередині технічної споруди). При видобутку кам'яного вугілля нерідкими є вибухи метану, що особливо притаманно глибоких вугільних шахт, де з цієї причини є дефіцит вентиляції. Причому різні вугільні пласти мають різний вміст метану, тому рівень вибухової небезпеки на шахтах різний. Вибухи метану є великою проблемою для глибоких шахт Донбасу, що потребує посилення контролю та моніторингу його утримання у повітрі копалень.
Вибухонебезпечні об'єкти - це ємності зі зрідженим газом або парою, що знаходиться під тиском. Також військові склади, контейнери з аміачною селітрою та багато інших об'єктів.
Наслідки вибуху на виробництві можуть бути непередбачувані, зокрема трагічні, серед яких лідируюче місце займає можливий викид хімікатів.
Застосування вибухів
Ефект вибуху здавна використовується людством у різних цілях, які можна поділити на мирні та військові. У першому випадку йдеться про створення спрямованих вибухів для руйнування будівель, що підлягають знесенню, крижаних заторів на річках, при видобутку корисних копалин, у будівництві. Завдяки їм суттєво знижуються трудовитрати, необхідні реалізації поставлених завдань.
Вибухова речовина - це хімічна суміш, яка під дією певних умов, що легко досягаються, вступає в бурхливу хімічну реакцію, що призводить до швидкого виділення енергії та великої кількостігазу. За своєю природою вибух такої речовини подібний до горіння, тільки протікає воно з величезною швидкістю.
Зовнішні дії, які можуть спровокувати вибух, бувають такими:
- механічні дії (наприклад, удар);
- хімічний компонент, пов'язаний з додаванням до вибухової речовини інших складових, які провокують початок вибухової реакції;
- температурна дія (нагрів вибухової речовини або потрапляння на неї іскри);
- детонація від довколишнього вибуху.
Ступінь реакції на зовнішні дії
Ступінь реакції вибухової речовини на будь-який з впливів винятково індивідуальний. Так, деякі види пороху легко спалахують при нагріванні, але залишаються інертними під дією хімічних та механічних впливів. Тротил вибухає від детонації інших вибухових речовин, а до інших факторів він мало чутливий. Гримуча ртуть підривається при всіх видах впливів, а деякі вибухові речовини можуть навіть вибухати спонтанно, що робить такі склади дуже небезпечними та малопридатними для використання.
Як детонує вибухову речовину
Різні вибухові речовини вибухають дещо по-різному. Наприклад, для пороху характерна реакція швидкого займання з виділенням енергії протягом великого проміжку часу. Тому він використовується у військовій справі для надання швидкості патронам та снарядам без розриву їх оболонок.
При іншому типі вибуху (детонаційний) вибухова реакція поширюється по речовині з надзвуковою швидкістю і вона є причиною. Це призводить до того, що енергія виділяється у дуже короткий проміжок часу та з величезною швидкістю, тому металеві капсули розриває зсередини. Такий тип вибуху типовий таких небезпечних вибухових речовин, як гексоген, тротил, амоніт тощо.
Типи вибухових речовин
Особливості чутливості до зовнішніх впливів та показники вибухової потужності дозволяють розділити вибухові речовини на 3 основні групи: метальні, ініціюючі та бризантні. До метальних відносять різні видипороху. До цієї групи входять малопотужні вибухові суміші для петард та феєрверків. У військовій справі їх використовують для виготовлення освітлювальних та сигнальних ракет, як джерело енергії для патронів та снарядів.
Особливістю вибухових речовин, що ініціюють, є чутливість до зовнішніх факторів. При цьому у них невисока вибухова потужність та тепловиділення. Тому їх використовують як детонатор для бризантних і метальних вибухівок. Для виключення самопідриву їх ретельно пакують.
Бризантні вибухові речовини мають найбільшу вибухову потужність. Вони використовуються як начинки для бомб, снарядів, мін, ракет і т. д. Найбільш небезпечними є гексоген, тетрил, тен. Менш потужною вибуховою речовиною є тротил та пластид. Серед найменш потужних – аміачна селітра. Бризантні речовини з високою вибуховою потужністю мають і більшу чутливість до зовнішніх впливів, що робить їх ще більш небезпечними. Тому їх використовують у комбінації з менш потужними чи іншими компонентами, що призводять до зниження чутливості.
Параметри вибухових речовин
Відповідно до обсягів і швидкості енерго- і газовиділення всі вибухові речовини оцінюють за такими параметрами, як бризантність і фугасність. Бризатність характеризує швидкість енерговиділення, яка впливає на руйнівні здібності вибухової речовини.
Фугасність визначає величину виділення газів та енергії, а значить і кількість виробленої під час вибуху роботи.
За обома параметрами лідирує гексоген, який є найнебезпечнішою вибуховою речовиною.
Отже, ми спробували відповісти на запитання про те, що таке вибух. А також розглянули основні типи вибухів та способи класифікації вибухових речовин. Сподіваємось, що прочитавши цю статтю, ви отримали загальне уявленняпро те, що таке вибух.
Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Вибух- швидкопротікаючий фізичний або фізико-хімічний процес, що проходить зі значним виділенням енергії в невеликому обсязі за короткий проміжок часу і призводить до ударних, вібраційних та теплових впливів на навколишнє середовищевнаслідок високошвидкісного розширення продуктів вибуху. Вибух у твердому середовищі викликає руйнування та дроблення.
У фізиці та техніці термін "вибух" використовується в різних сенсах: у фізиці необхідною умовою для вибуху є наявність ударної хвилі, у техніці для віднесення процесу до вибуху наявність ударної хвилі не обов'язково, але існує загроза руйнування обладнання та будівель. У техніці в значній частині термін "вибух" пов'язаний з процесами, що відбуваються всередині замкнутих судин та приміщень, які за надмірного підвищення тиску можуть зруйнуватися і за відсутності ударних хвиль. У техніці для зовнішніх вибухів без утворення ударних хвиль розглядаються хвилі стиснення та вплив вогняної кулі. :9 За відсутності ударних хвиль, ознакою визначальною вибух є звуковий ефект хвилі тиску. :104 У техніці додатково до вибухів та детонації також виділяють бавовни. :5
У юридичній літературі широко використовується термін "кримінальний вибух" - вибух, що завдає матеріальних збитків, шкоди здоров'ю та життю людей, інтересам суспільства, а також вибуху, який може спричинити смерть людини.
Дія вибуху
Наслідки вибуху паровоза, 1911 рік
Продукти вибуху зазвичай є газами з високими тиском та температурою, які, розширюючись, здатні здійснювати механічну роботу та викликати руйнування інших об'єктів. У продуктах вибуху, крім газів, можуть утримуватися і тверді високодисперсні частинки. Руйнівна дія вибуху викликана високим тиском та утворенням ударної хвилі. Дія вибуху може бути посилена кумулятивними ефектами.
Дія ударної хвилі на предмети залежить від своїх показників. Руйнування капітальних будов залежить від імпульсу вибуху. Наприклад, при дії ударної хвилі на цегляну стіну вона почне нахилятися. За час дії ударної хвилі нахил буде незначним. Однак, якщо і після дії ударної хвилі стіна буде нахилятися за інерцією, вона рухне. Якщо предмет жорсткий, міцно укріплений і має невелику масу, він встигне змінити свою форму під впливом імпульсу вибуху і чинитиме опір дії ударної хвилі, як силі, прикладеної постійно. У цьому випадку руйнація залежатиме не від імпульсу, а від тиску, що викликається ударною хвилею. :37
Джерела енергії
За походженням енергії, що виділилася, розрізняють такі типи вибухів:
- Хімічні вибухи вибухових речовин – за рахунок енергії хімічних зв'язківвихідних речовин.
- Вибухи ємностей під тиском (газові балони, парові котли, трубопроводи) – за рахунок енергії стисненого газу або перегрітої рідини. До них, зокрема, належать:
- Вибухи при скиданні тиску в перегрітих рідинах.
- Вибухи при змішуванні двох рідин, температура однієї з яких набагато перевищує температуру кипіння іншої.
- Ядерні вибухи - за рахунок енергії, що вивільняється в ядерних реакціях.
- Електричні вибухи (наприклад, під час грози).
- Вулканічні вибухи.
- Вибухи під час зіткнення космічних тілнаприклад, при падінні метеоритів на поверхню планети.
- Вибухи, спричинені гравітаційним колапсом (вибухи наднових зірок та ін.).
Хімічні вибухи
Єдиної думки про те, які саме хімічні процеси слід вважати вибухом, немає. Це з тим, що високошвидкісні процеси можуть протікати як детонації чи дефлаграции (повільного горіння). Детонація відрізняється від горіння тим, що хімічні реакції та процес виділення енергії йдуть з утворенням ударної хвилі в реагуючій речовині, і залучення нових порцій вибухової речовини в хімічну реакцію відбувається на фронті ударної хвилі, а не шляхом теплопровідності та дифузії, як при повільному горінні. Відмінність механізмів передачі енергії та речовини впливають на швидкість протікання процесів і на результати їх дії на навколишнє середовище, проте на практиці спостерігаються різні поєднання цих процесів і переходи горіння в детонацію і назад. У зв'язку з цим зазвичай до хімічних вибухів відносять різні процеси, що швидко протікають без уточнення їх характеру.
Хімічний вибух неконденсованих речовин від горіння відрізняється тим, що горіння відбувається, коли горюча суміш утворюється в процесі горіння. :36
Існує жорсткіший підхід до визначення хімічного вибуху як виключно детонаційного. З цієї умови з необхідністю випливає, що при хімічному вибуху, що супроводжується окислювально-відновною реакцією (згорянням), згоряюча речовина та окислювач повинні бути перемішані, інакше швидкість реакції буде обмежена швидкістю процесу доставки окислювача, а цей процес, як правило, має дифузійний характер. Наприклад, природний газ повільно горить у пальниках домашніх кухонних плит, оскільки кисень повільно потрапляє до області горіння шляхом дифузії. Однак, якщо перемішати газ з повітрям, він вибухне від невеликої іскри - об'ємний вибух. Існують дуже небагато прикладів хімічних вибухів, що не мають своєю причиною окислення/відновлення, наприклад реакція оксиду дрібнодисперсного фосфору(V) з водою, але її можна розглядати і як
Що таке вибух? Це процес миттєвого перетворення стану при якому виділяється значна кількість теплової енергії та газів, що утворюють ударну хвилю.
Вибухові речовини являють собою сполуки, що мають здатність піддаватися змінам у фізичному та хімічному станівнаслідок зовнішнього впливу з утворенням вибуху.
Класифікація типів вибухів
1. Фізичний - енергія вибуху є потенційною енергією стиснутого газу чи пари. Залежно від величини внутрішнього тиску енергії виходить вибух різної потужності. Механічне вплив вибуху зумовлено дією ударної хвилі. Уламки оболонки зумовлюють додаткову вражаючу дію.
2. Хімічний - у цьому випадку вибух обумовлений практично миттєвою хімічною взаємодією речовин, що входять до складу, з виділенням великої кількості тепла, а також газів та пари з високим ступенем стиснення. Вибухи таких типів характерні, наприклад, для пороху. Виникають в результаті хімічної реакції речовини при нагріванні набувають великого тиску. Вибух піротехніки також відноситься до цього виду.
3. Атомні вибухиявляють собою блискавичні реакції ядерного розщеплення або злиття, що характеризуються величезною потужністю енергії, в тому числі теплової. Колосальна температура в епіцентрі вибуху призводить до утворення зони високого тиску. Розширення газу призводить до появи ударної хвилі, що є причиною механічних руйнувань.
Поняття та класифікація вибухів дозволяють правильно діяти у надзвичайній ситуації.
Тип дії
Відмінні особливості
Вибухи різняться залежно від хімічних реакцій, що протікають:
- Розкладання характерне для газоподібного середовища.
- Окисно-відновні процеси мають на увазі наявність відновника, з яким прореагує кисень, що знаходиться в повітрі.
- Реакція сумішей.
До об'ємних вибухів належать пилові вибухи, а також вибухи парових хмар.
Пилові вибухи
Характерні вони для замкнених запилених споруд, таких як шахти. Небезпечна концентрація вибухонебезпечного пилу з'являється під час проведення механічних робіт із сипучими матеріалами, що дають велику кількість пилу. Робота з вибухонебезпечними речовинами передбачає повне знання того, що таке вибух.
Для кожного типу пилу існує так звана гранична допустима концентрація, при перевищенні якої виникає небезпека мимовільного вибуху і вимірюється така кількість пилу в грамах на кубометр повітря. Розраховані значення концентрації є постійними величинами і мають коригуватися залежно від вологості, температури та інших умов довкілля.
Особливу небезпеку є наявність метану. В цьому випадку існує підвищена ймовірність детонації пилових сумішей. Вже п'ятивідсотковий вміст парів метану в повітрі загрожує вибухом, за рахунок чого йде спалах пилової хмари та збільшення турбулентності. Виникає позитивний зворотний зв'язок, що веде до вибуху великої енергії. Вчених залучають такі реакції, теорія вибуху досі не дає спокою багатьом.
Безпека під час роботи у замкнутому просторі
При роботі в замкнутих приміщеннях з високим вмістом пилу в повітрі слід обов'язково дотримуватися наступних правил безпеки:
Видалення пилу шляхом вентиляції;
Боротьба із зайвою сухістю повітря;
Розведення повітряної суміші зниження концентрації вибухових речовин.
Пилові вибухи характерні не тільки для шахт, а й для будівель та зерносховищ.
Вибухи парових хмар
Є реакції блискавичної зміни стану, що породжують утворення вибухової хвилі. Трапляються на відкритому повітрі, в обмеженому просторі через запалення паливної парової хмари. Як правило, подібне відбувається при витоку
Відмова від роботи з горючим газом або парою;
Відмова від джерел запалення, здатних викликати іскру;
Уникнення замкнутого простору.
Потрібно розуміти, що таке вибух, яку небезпеку він несе. Недотримання правил безпеки та безграмотне використання деяких предметів призводить до катастрофи.
Вибухи газу
Найпоширеніші надзвичайні пригоди, за яких відбувається вибух газу, трапляються внаслідок неправильного поводження з газовим обладнанням. Важливе своєчасне усунення та характерне визначення. Що означає вибух від газу? Відбувається через неправильну експлуатацію.
Для того, щоб не допустити подібних вибухів, все газове обладнаннямає відбуватися регулярний профілактичний технічний огляд. Всім мешканцям приватних домоволодінь, а також багатоквартирних будинків, рекомендований щорічний ТО ВДГО
Для зниження наслідків вибуху конструкції приміщень, у яких встановлено газове обладнання, роблять не капітальними, а навпаки полегшеними. У разі вибуху немає великих пошкоджень і завалів. Тепер ви уявляєте, що таке вибух.
Для того щоб витік побутового газу було легше визначити, до нього додають ароматичну добавку етилмеркаптан, що обумовлює характерний запах. За наявності такого запаху у приміщенні необхідно відкрити вікна, забезпечивши надходження свіжого повітря. Після цього слід викликати газову службу. У цей час краще не скористатися електричними вимикачами, здатними викликати іскру. Суворо забороняється курити!
Вибух піротехніки також може стати загрозою. Склад таких предметів має бути обладнаний відповідно до норм. Неякісна продукція може завдати шкоди людині, яка нею користується. Все це варто обов'язково враховувати.
Вибух - це швидкоплинний процес фізичних і хімічних перетворень речовин, що супроводжується звільненням значної кількості енергії в обмеженому обсязі, в результаті якого утворюється і поширюється ударна хвиля, здатна призвести до техногенної надзвичайної ситуації.
Характерні особливості вибуху:
- * велика швидкість хімічного перетворення;
- * велика кількість газоподібних продуктів;
- * сильний звуковий ефект (гуркіт, гучний звук, шум, сильна бавовна);
- * потужна дія, що дробить.
Вибухи класифікують за походженням енергії, що виділилася на:
- · Хімічні.
- · Вибухи ємностей під тиском ( газові балони, парові котли):
- · Вибух розширюються парів рідини, що скипає (BLEVE).
- · Вибухи при скиданні тиску в перегрітих рідинах.
- · Вибухи при змішуванні двох рідин, температура однієї з яких набагато перевищує температуру кипіння іншої.
- · Ядерні.
- · Електричні (наприклад, при грозі).
- · Вибухи наднових зірок
Залежно від середовища, в якому відбуваються вибухи, вони бувають підземними, наземними, повітряними, підводними та надводними.
Масштаби наслідків вибухів залежать від їхньої потужності та середовища, в якому вони відбуваються. Радіуси зон ураження під час вибухів можуть сягати кількох кілометрів.
Розрізняють три зони дії вибуху.
Зона I - зона дії детонаційної хвилі. Для неї характерна інтенсивна дія, що дробить, в результаті якого конструкції руйнуються на окремі фрагменти, що розлітаються з великими швидкостями від центру вибуху.
Зона II - зона впливу продуктів вибуху. У ній відбувається повне руйнування будівель і споруд під дією продуктів вибуху, що розширюються. На зовнішній межі цієї зони ударна хвиля, що утворюється, відривається від продуктів вибуху і рухається самостійно від центру вибуху. Вичерпавши свою енергію, продукти вибуху, розширившись до густини, що відповідає атмосферному тиску, не справляють більше руйнівної дії.
Зона III - зона дії повітряної ударної хвилі - включає три підзони: III а - сильних руйнувань, III б - середніх руйнувань, III в - слабких руйнувань. На зовнішній межі зони III ударна хвиля вироджується в звукову, яка чує ще на значних відстанях.
Дія вибуху на будинки, споруди, обладнання.
Найбільшим руйнуванням продуктами вибуху і ударною хвилею піддаються будівлі та споруди великих розмірів з легкими конструкціями, що несуть, що значно піднімаються над поверхнею землі. Підземні і заглиблені в ґрунт споруди з жорсткими конструкціями мають значну опірність до руйнування.
Руйнування поділяють на повні, сильні, середні та слабкі.
Повні руйнування. У будівлях та спорудах обрушено перекриття та зруйновано всі основні несучі конструкції. Відновлення неможливе. Обладнання, засоби механізації та інша техніка відновленню не підлягають. У комунальних та енергетичних мережах є розриви кабелів, руйнування ділянок трубопроводів, опор повітряних ліній електропередач тощо.
Сильні руйнування. У будинках і спорудах є значні деформації несучих конструкцій, зруйновано більшість перекриттів і стін. Відновлення можливе, але недоцільне, оскільки практично зводиться до нового будівництва з використанням деяких конструкцій, що збереглися. Обладнання та механізми здебільшого зруйновані та деформовані. У комунальних та енергетичних мережах є розриви та деформації на окремих ділянках підземних мереж, деформації повітряних ліній електропередачі та зв'язку, розриви технологічних трубопроводів.
Середні руйнування. У будинках і спорудах зруйновані переважно не несучі, а другорядні конструкції (легкі стіни, перегородки, дахи, вікна, двері). Можливі тріщини у зовнішніх стінах та вивали в окремих місцях. Перекриття та підвали не зруйновані, частина споруд придатна до експлуатації. У комунальних та енергетичних мережах значні руйнування та деформації елементів, які можна усунути капітальним ремонтом.
Слабкі руйнування. У будівлях та спорудах зруйновано частину внутрішніх перегородок, заповнення дверних та віконних отворів. Устаткування має значні деформації. У комунальних та енергетичних мережах є незначні руйнування та поломки конструктивних елементів.
За походженням енергії, що виділилася.
Хімічні вибухи
Єдиної думки про те, які саме хімічні процеси слід вважати вибухом, немає. Це з тим, що високошвидкісні процеси можуть протікати як детонації чи дефлаграции (горіння). Детонація відрізняється від горіння тим, що хімічні реакції та процес виділення енергії йдуть з утворенням ударної хвилі в реагуючій речовині, і залучення нових порцій вибухової речовини в хімічну реакцію відбувається на фронті ударної хвилі, а не шляхом теплопровідності та дифузії, як при горінні. Як правило, швидкість детонації вища за швидкість горіння, проте це не є абсолютним правилом. Відмінність механізмів передачі енергії та речовини впливають на швидкість протікання процесів і на результати їх дії на навколишнє середовище, проте на практиці спостерігаються різні поєднання цих процесів і переходи детонації в горіння і назад. У зв'язку з цим зазвичай до хімічних вибухів відносять різні процеси, що швидко протікають без уточнення їх характеру.
Існує жорсткіший підхід до визначення хімічного вибуху як виключно детонаційного. З цієї умови з необхідністю випливає, що при хімічному вибуху, що супроводжується окислювально-відновною реакцією (згорянням), згоряюча речовина та окислювач повинні бути перемішані, інакше швидкість реакції буде обмежена швидкістю процесу доставки окислювача, а цей процес, як правило, має дифузійний характер. Наприклад, природний газ повільно горить у пальниках домашніх кухонних плит, оскільки кисень повільно потрапляє до області горіння шляхом дифузії. Однак, якщо перемішати газ із повітрям, він вибухне від невеликої іскри – об'ємний вибух.
Індивідуальні вибухові речовини зазвичай містять кисень у складі своїх власних молекул, до того ж, їх молекули, по суті метастабільні освіти. При повідомленні такої молекули достатньої енергії (енергії активації) вона мимоволі дисоціює на атоми, що складають, з яких утворюються продукти вибуху, з виділенням енергії, що перевищує енергію активації. Подібними властивостями володіють молекули нітрогліцерину, тринітротолуолу та ін. відносять до вибухових речовин.
Вибухи ємностей під тиском
Судинами, що працюють під тиском, називаються герметично закриті ємності, призначені для ведення хімічних та теплових процесів, а також для зберігання та перевезення стислих, зріджених та розчинених газів та рідин під тиском. Основна небезпека при експлуатації таких судин полягає у можливості їх руйнування при раптовому адіабатичному розширенні газів та парів (тобто фізичний вибух). Причинами вибухів судин, що працюють під тиском, можуть бути помилки, допущені при проектуванні та виготовленні судини, дефекти матеріалів, втрата міцності внаслідок місцевих перегрівів, ударів, перевищення робочого тиску внаслідок відсутності або несправності контрольно-вимірювальних приладів, відсутність або несправність запобіжних клапанів, мембран, запірної та відключаючої арматури. Особливо небезпечні вибухи судин, які містять пальне, т.к. уламки резервуарів навіть великої маси (до кількох тонн) розлітаються на відстань до кількох сотень метрів і при падінні на будівлі, технологічне обладнання, ємності спричиняють руйнування, нові вогнища пожежі, загибель людей.
Ядерний вибух
Ядерний вибух - некерований процес вивільнення великої кількості теплової та променистої енергії внаслідок ланцюгової ядерної реакції поділу або реакції термоядерного синтезу за дуже малий проміжок часу. За своїм походженням ядерні вибухи є або продуктом діяльності людини на Землі та навколоземному космічному просторі, або природними процесами на деяких видах зірок. Штучні ядерні вибухи - потужна зброя, призначена для знищення великих наземних та захищених підземних військових об'єктів, скупчень військ та техніки супротивника (в основному тактична ядерну зброю), а також повне придушення та знищення протиборчої сторони: руйнування великих і малих населених пунктівз мирним населенням та стратегічною промисловістю (Стратегічна ядерна зброя).
Ланцюгова реакція поділу
Атомні ядра деяких ізотопів хімічних елементів з великою атомною масою (наприклад, урану або плутонію) при їх опроміненні нейтронами певної енергії втрачають свою стійкість і розпадаються з виділенням енергії на два менші і приблизно рівні по масі уламка - відбувається реакція поділу атомного ядра. При цьому поряд з осколками, що мають велику кінетичну енергію, виділяються ще кілька нейтронів, які здатні викликати аналогічний процес у сусідніх таких же атомах. У свою чергу, нейтрони, що утворилися при їх розподілі, можуть призвести до поділу нових порцій атомів - реакція стає ланцюговою, набуває каскадного характеру. Залежно від зовнішніх умов, кількості та чистоти матеріалу, що розщеплюється, її перебіг може відбуватися по-різному. Виліт нейтронів із зони розподілу чи його поглинання без подальшого розподілу скорочує кількість поділів у нових стадіях ланцюгової реакції, що зумовлює її згасання. При рівній кількості розщеплених ядер в обох стадіях ланцюгова реакція стає самопідтримується, а у разі перевищення кількості розщеплених ядер у кожній наступній стадії в реакцію залучаються нові атоми речовини, що розщеплюється.
Термоядерний синтез
Реакції термоядерного синтезу з виділенням енергії можливі лише серед елементів з невеликою атомною масою, що не перевищують приблизно атомну масузаліза. Вони не мають ланцюгового характеру і можливі тільки при високих тисках і температурах, коли кінетична енергія стикається атомних ядердостатньо для подолання кулонівського бар'єру відштовхування між ними або для помітної ймовірності їх злиття за рахунок дії тунельного ефекту квантової механіки. Для можливості цього процесу необхідно здійснити роботу для розгону вихідних атомних ядер до високих швидкостей, але якщо вони зіллються в нове ядро, то енергія, що виділилася при цьому, буде більше, ніж витрачена. Поява нового ядра внаслідок термоядерного синтезу зазвичай супроводжується утворенням різноманітних елементарних частинок і високо енергетичних квантів електромагнітного випромінювання.
Явища при ядерному вибуху
Супутні ядерний вибух явища варіюють від місцезнаходження його центру. Нижче розглядається випадок атмосферного ядерного вибуху в приземному шарі, який був найчастішим до заборони ядерних випробувань на землі, під водою, в атмосфері та в космосі. Після ініціювання реакції поділу або синтезу за дуже короткий час порядку часток мікросекунд в обмеженому обсязі виділяється величезна кількість променистої та теплової енергії. Реакція зазвичай закінчується після випаровування та розльоту конструкції вибухового пристрою внаслідок величезної температури (до 10 7 К) та тиску (до 10 9 атм.) у точці вибуху. Візуально з великої відстані ця фаза сприймається як дуже яскрава крапка, що світиться.
Світловий тиск від електромагнітного випромінювання при реакції нагріває і витісняє навколишнє повітря від точки вибуху - утворюється вогненна куля і починає формуватися стрибок тиску між повітрям, стисненим випромінюванням, і незбуреним, оскільки швидкість переміщення фронту нагріву спочатку багаторазово перевищує швидкість звуку в середовищі. Після згасання ядерної реакції енерговиділення припиняється і подальше розширення відбувається за рахунок різниці температур і тисків в області вогняної кулі та навколишнього повітря.
Ядерні реакції, що відбуваються в заряді, служать джерелом різноманітних випромінювань: електромагнітного в широкому спектрі від радіохвиль до високоенергійних гамма-квантів, швидких електронів, нейтронів, атомних ядер. Це випромінювання, зване проникаючою радіацією, породжує низку характерних лише ядерного вибуху наслідків. Нейтрони і високоенергійні гамма-кванти, взаємодіючи з атомами навколишнього речовини, перетворюють їх стабільні форми на нестабільні радіоактивні ізотопи з різними шляхами та періодами напіврозпаду - створюють так звану наведену радіацію. Поряд з осколками атомних ядер речовини, що розщеплюється, або продуктами термоядерного синтезу, що залишилися від вибухового пристрою, радіоактивні речовини, що знову вийшли, піднімаються високо в атмосферу і здатні розсіятися на великій території, формуючи радіоактивне зараження місцевості після ядерного вибуху. Спектр утворюються при ядерному вибуху нестабільних ізотопів такий, що радіоактивне зараження місцевості здатне тривати тисячоліттями, хоча інтенсивність випромінювання з часом.
Наземний ядерний вибух, на відміну від звичайного, також має свої особливості. При хімічному вибуху температура ґрунту, що примикав до заряду і залученого до руху відносно невелика. При ядерному вибуху температура ґрунту зростає до десятків мільйонів градусів і більша частина енергії нагріву в перші миті випромінюється в повітря і додатково йде в утворення теплового випромінювання і ударної хвилі, чого при звичайному вибуху не відбувається. Звідси різка різниця у вплив на поверхню і ґрунтовий масив: наземний вибух хімічної вибухової речовини передає в ґрунт до половини своєї енергії, а ядерний - лічені відсотки. Відповідно розміри вирви та енергія сейсмічних коливань від ядерного вибуху в рази менші від них від однакового за потужністю вибуху ВР. Однак при заглибленні зарядів це співвідношення згладжується, так як енергія перегрітої плазми менше йде в повітря і йде на роботу над грунтом.
Фізичний вибух - викликається зміною фізичного стану речовини. Хімічний вибух- Викликається швидким хімічним перетворенням речовин, при якому потенційна хімічна енергія переходить в теплову і кінетичну енергію продуктів вибуху, що розширюються. Аварійний,це вибух, який у результаті порушення технології виробництва, помилок обслуговуючого персоналу, чи помилок, допущених під час проектування.
Вибухонебезпечне "медичне середовище" - представляє частину приміщення, в якій вибухове середовище може виникнути в малих концентраціях і тільки на короткий час через застосування медичних газів, анестезуючих, очищаючих або дезінфекційних засобів.
Основні вражаючі чинники під час вибуху - повітряна ударна хвиля, осколкові поля, метальний вплив навколишніх предметів, термічний чинник (висока температура і полум'я), вплив токсичних продуктів вибуху і горіння, психогенний чинник.
Вибухова травма виникає при вражаючий вплив вибуху на людей у замкнутому просторі або на відкритій місцевості, що зазвичай характеризується відкритими та закритими пораненнями, травмами, контузією, крововиливами, у тому числі у внутрішні органи людини, розривами барабанних перетинок, переломами кісток, опіками шкіри та дихальних шляхів, задухою чи отруєнням, посттравматичним стресовим розладом.
Вибухи на підприємствах промисловості: деформація, руйнування технологічного обладнання, енергосистем та транспортних ліній, обвалення конструкцій та фрагментів приміщень, витік токсичних сполук та отруйних речовин. Вибухонебезпечні технологічні лінії:
Зернові елеватори: пил,
Млинові комбінати: борошно,
Хімічні підприємства: вуглеводні, окисники. Крім кисню окислювачами є кисневмісні сполуки (перхлорат, селітра, порох, терміт), окремі хімічні елементи (фосфор, бром).
АЗС та нафтопереробні комплекси: пари та аерозолі вуглеводнів.
Дистанція поразок з прикладу вибуху паливозаправника 5 т. Baiker U. 1995г.) I. Теплове ураження впливу вогняної кулі: - до 45 м. Не сумісне з життям, - до 95 м. Опіки III ст. - до 145 м. Опіки ІІ ст. - До 150 м. Опіки I ст. - До 240 м. Опіки сітківки очей. ІІ. Механічні пошкодження ударною хвилею: - до 55 м. Не сумісні з життям, - до 95 м. ЧМТ, баротравма легень та ШКТ, - до 140 м. Розрив барабанних перетинок.
Вибухова ударна хвиля може спричинити великі людські втрати та руйнування споруд. Розміри зон ураження залежить від потужності вибуху. Ступінь використання вторинних заходів залежить від ймовірності виникнення небезпечного вибухового середовища. Небезпечні площі поділяються на різні зони згідно з залежною від часу та місцевих умов ймовірністю присутності небезпечного вибухового середовища.
Зона 0. Площа, на якій є постійне, часте або довготривале небезпечне вибухове середовище і де може утворитися небезпечна концентрація пилу, аерозолів або пари. Таких як млина, сушарки, змішувачі, силосховища, виробничі приміщення, що використовують паливо, продуктопроводи, живильні труби і т.п.
Зона 1. Площа, на якій через концентрацію горючих парів, аерозолів, вихрового, осадженого пилу очікується випадкового виникнення небезпечного вибухового середовища. Безпосередня близькість до завантажувальних люків; на майданчиках обладнання, що заповнює або розвантажує; у зонах з тендітним обладнанням або лініями, виготовленими зі скла, кераміки тощо;
Зона 2. Площа, на якій можна очікувати появи небезпечного вибухового середовища, але дуже рідко і на короткий час.
Оцінка ризику пилового вибуху
У безпосередній близькості від пристроїв, що містять пил, з яких він може витікати, осаджуватися і накопичуватися в небезпечних концентраціях (млинах). При вибуху пилу з малою концентрацією, що знаходиться в середовищі, головна хвиля стиснення вибуху може викликати вихровий рух пилу, що обложено, що дає велику концентрацію пального матеріалу. Ризик вибуху пилової суміші набагато менше газової, парової чи туманної. Зони аварій під час об'ємних вибухів можуть охоплювати значні території. Аварія на газопроводі у Башкирії (червень 1989 р.) 2 кв. км. Загиблих-871, поранених 339 осіб. Проблема порятунку людей після вибуху та пожежі полягала в тому, що в полум'ї згоріли практично всі медичні засоби для надання екстреної допомоги, а підручних засобаху подібних випадках, постраждалі та рятувальники практично забули.
Основні критерії, що визначають величину санітарних втрат: вид вибухового пристрою, потужність вибуху, місце вибуху та добу. Залежно від кількості та локалізації ушкодження можуть бути ізольованими, множинними та поєднаними. За тяжкістю ушкоджень: легкі, середньої тяжкості, важкі та вкрай тяжкі. У таблиці 4.1. представлені ступеня поразки людей залежно від величини надлишкового тиску.
При зіткненні з вибуховим пристроєм відбувається вибухове руйнування зовнішніх частин тіла або руйнування сегментів кінцівок. Раневий процес при цьому має ряд особливостей: - гостра масивна крововтрата та шок; - забиття легень та серця; - травматичний ендотоксикоз; - Комбінований характер впливу факторів, що вражають.
