Илимий көз караш: Бейруттагы жарылуунун өзгөчөлүктөрү

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Кабар булактарынын биринчи сабын алган Бейруттагы чоң жарылуу жөнүндөгү кайгылуу кабар табигый суроолорду туудурат: бул кантип болушу мүмкүн, ал жерде эмне жарылды, кандай факторлордон улам мындай окуялар болушу мүмкүн? Аны түшүнүү үчүн аммиак селитрасынын касиеттерин жана аны менен байланышкан коркунучтарды кененирээк карап чыгалы.

Бейрутта эмне болду

Кыскасы, абал мындай: мындан алты жыл мурда «Розус» кемеси Бейруттун дециз портуна пландан тышкары ремонтко кирген. Ал Хабаровск шаарынын тургуну Игорь Гречушкиндин фирмасына тиешелүү болгон. Порт жетекчилиги кемени коопсуздук системалары менен жүк документтериндеги кемчиликтерден улам коё берген жок. Бара-бара бригада «Розустан» чыгып, анын 2750 тонна аммиак селитрасынан турган жүгү порттогу кампага өткөрүлүп, кийинки алты жыл бою сакталып турган. Сактоо шарттары жетишсиз ишенимдүү болуп чыккан, ошондуктан бул жүккө кирүүнү чектөө максатында кампада ширетүү иштери жүргүзүлүп, сакталышы туура эмес уюштурулгандыктан, ошол эле кампада сакталган пиротехникалык каражаттар кийин күйүп кеткен.

Өрт башталган, аны күйүү жана фейерверк коштогон. Бир нече убакыт өткөндөн кийин, сакталган аммиак селитрасы жарылган. Бул жарылуудан болгон сокку толкуну Бейруттун айланасындагы райондорго чоң зыян келтирди: бүгүнкү күндө 130дан ашык адам өлдү, алардын саны улам өсүүдө, анткени имараттардын жана курулуштардын урандыларын демонтаждоо учурунда барган сайын көбүрөөк сөөктөр табылган. Беш миңден ашуун адам жарадар болгон.

Канопус-V спутниги тарабынан космостон алынган фотосүрөттөр. Жогорудагы сүрөт 2019-жылдын 4-ноябрында, ал эми төмөндөгү сүрөт жарылуунун эртеси. / © Roskosmos.ru

Көп сандаган үйлөр ар кандай деңгээлде жабыркап, Бейруттагы имараттардын жарымы кыйроого учурады, 300 миңдей тургун үй-жайсыз калды. Ливандын баш калаасынын губернатору Марван Аббуддун айтымында, жарылуудан келтирилген зыян үчтөн беш миллиард долларга чейин бааланат. Бейрут портунун космостон тартылган сүрөттөрү трагедияга чейин жана андан кийин тартылып, порттун бардык аймагынын айланасында үзгүлтүксүз кыйроого учураган аймакты көрсөтүп турат. Ливанда үч күндүк аза күтүү жарыяланды.

Аммоний нитраты деген эмне

Аммоний селитрасы, же аммоний нитраты, азот кислотасынын аммоний тузу, химиялык формуласы NH₄NO₃ жана үч химиялык элементтен турат - азот, суутек жана кычкылтек. Азоттун жогорку курамы (салмагынын үчтөн бир бөлүгүнө жакыны) өсүмдүктөргө оңой өздөштүрүлө турган формада аммиак селитрасын айыл чарбасында эффективдүү азоттук жер семирткич катары кеңири колдонууга мүмкүндүк берет.

Ошентип, аммиак селитрасы таза түрүндө да, башка татаал жер семирткичтердин курамында да колдонулат. Дүйнөдө өндүрүлгөн селитранын негизги бөлүгү дал ушул кубаттуулукта колдонулат. Физикалык жактан аммиак селитрасы ак кристаллдык зат, өнөр жай түрүндө ар кандай өлчөмдөгү гранулалар түрүндө болот.

Бул гигроскопиялык, башкача айтканда, атмосферадан нымды жакшы сиңирет; сактоо учурунда, чоң жыш массалардын пайда болушуна тенденциясы бар. Ошондуктан, аны катуу масса түрүндө эмес, бошоңдотуу кыйын болгон чоң торт массалардын пайда болушуна жол бербеген тыгыз жана бышык баштыктарда сакталат жана ташыйт.

Өнөр жайлык жардыргыч заттардын курамында аммиак селитрасын колдонуу менен ачык шахталарда жардыруу иштери/ ©Flickr.com.

Аммоний нитраты күчтүү кычкылдандыргыч болуп саналат. Анын молекуласын түзгөн үч кычкылтек атому массанын 60 пайызын түзөт. Башкача айтканда, аммоний селитрасы кычкылтектин жарымынан көбүн түзөт, ал ысытылганда молекуласынан оңой бөлүнүп чыгат. Нитраттын термикалык ажыроосу эки негизги формада жүрөт: 200 градустан төмөн температурада азот кычкылына жана сууга ажырайт, ал эми 350 градуска жакын жана андан жогору температурада суу менен бир убакта эркин азот жана эркин кычкылтек пайда болот. Бул аммиак селитрасын күчтүү кычкылдандыруучу категорияга бөлүп, аны кычкылдандыргыч затты талап кылган түрдүү жардыргыч заттарды өндүрүүдө колдонууну алдын ала аныктайт.

Аммоний селитрасы - өнөр жайлык жардыргыч заттардын бир бөлүгү

Аммоний селитрасы өнөр жайлык жардыргыч заттардын көптөгөн түрлөрүнө кирет жана мында негизинен тоо-кен өндүрүшүндө кеңири колдонулат. Адам азырынча таштарды жок кылуу үчүн жарылуудан натыйжалуураак нерсени ойлоп таба элек. Ошондуктан, алар менен дээрлик бардык иш жарылууга негизделген: шахталардагы тоо-кен казып алуудан баштап, ачык кесүүлөргө жана карьерлерге чейин.

Тоо-кен өнөр жайы жардыргыч заттардын эбегейсиз көлөмүн керектейт жана ар бир тоо-кен ишканасынын же көмүр шахтасынын ар дайым жардыргыч заттарды өндүрүү боюнча өзүнүн заводу болот, алар көп өлчөмдө керектелет. Аммиак селитрасынын салыштырмалуу арзандыгы аны ар кандай өнөр жай жардыргыч заттарды массалык түрдө өндүрүү үчүн колдонууга мүмкүндүк берет.

Бул жерде аммиак селитрасынын жардыргыч системалардын пайда болушунун укмуштуудай кеңдигин белгилей алабыз. Түзмө-түз ар кандай күйүүчү зат менен нитрат аралаштырып, сиз жарылуучу системаны ала аласыз. Нитраттын жөнөкөй алюминий порошоку менен аралашмасы аммоналдарды пайда кылат, ошондуктан алар АММОний нитраты - АЛЮМИНИЙ деп аталат. Аммоналдын массасынын 80% аммиак селитрасы. Аммоналдар абдан эффективдүү, алар тоо тектерин жардырууда жакшы, айрым сорттору тек аммоналдар деп аталат.

Тоо-кен иштеринин жүрүшүндөгү массалык жарылуу / © Flickr.com.

Эгерде селитраны дизелдик отун менен сиңирип алсаңыз, анда өнөр жайлык жарылуучу заттардын дагы бир классын - игданиттерди аласыз, СССРдин илимдер академиясынын тоо-кен иштери институтунун, тоо-кен иштери институтунун атын. Селитра өсүмдүк майынан тартып мазутка чейин дээрлик бардык күйүүчү суюктуктар менен сиңирилгенде жарылуучу аралашмаларды түзүүгө жөндөмдүү. Нитраттардын негизиндеги жардыргыч заттардын башка класстары ар кандай жардыргыч заттардын кошумчаларын колдонушат: мисалы, аммониттерде (бул цефалоподдордун калдыктары гана эмес) тротил же RDX бар. Таза түрүндө аммиак селитрасы да жарылуучу жана жарылып кетиши мүмкүн. Бирок анын жардырылышы өнөр жайлык же аскердик жарылуучу заттарды жардыруудан айырмаланат. Эмне так? Келгиле, жардыруу деген эмне экенин жана анын кадимки күйүүдөн эмнеси менен айырмаланарын кыскача эстеп көрөлү.

Детонация деген эмне

Күйүүчү заттарда күйүү реакциялары башталышы үчүн күйүүчү май менен кычкылдандыргычтын атомдору бошоп, алардын ортосунда химиялык байланыштар пайда болгонго чейин бири-бирине жакындаш керек. Аларды камтылган молекулалардан бошотуу бул молекулаларды жок кылуу дегенди билдирет: бул молекулалардын ажыроо температурасына чейин ысып кетүүсүн билдирет. Жана ошол эле жылытуу күйүүчү майдын жана кычкылданткычтын атомдорун бириктирип, алардын ортосунда химиялык байланыш түзүүгө - химиялык реакцияга алып келет.

Кадимки күйүүдө - дефлаграция деп аталат - реагенттер жалындын фронтунан нормалдуу жылуулук берүү аркылуу ысытылат. Жалын күйүүчү заттын катмарларын ысытат жана бул ысытуунун таасири астында химиялык күйүү реакциялары башталганга чейин заттар ажырайт. Жардыруу механизми башкача. Анда зат жогорку даражадагы механикалык кысуудан улам химиялык реакциялар башталганга чейин ысытылат - белгилүү болгондой, күчтүү кысуу учурунда зат ысып кетет.

Мындай кысуу жарылуучу заттын жардыргыч бөлүгүнөн өткөн сокку толкунун берет (же жөн эле көлөм, эгерде суюктук, газ аралашмасы же көп фазалуу система жарылса: мисалы, абадагы көмүрдүн суспензиясы). Сокку толкуну затты кысып, ысытат, көп сандагы жылуулуктун бөлүнүп чыгышы менен андагы химиялык реакцияларды жаратат жана өзү түздөн-түз ага бөлүнүп чыккан бул реакция энергиясы менен азыктанат.

Ал эми бул жерде детонация ылдамдыгы абдан маанилүү - башкача айтканда, зат аркылуу өткөн сокку толкунунун ылдамдыгы. Ал канчалык чоң болсо, жардыргыч зат ошончолук күчтүү, жарылуучу аракет. Өнөр жай жана аскердик жардыргыч заттар үчүн жардыруу ылдамдыгы секундасына бир нече километрди түзөт - аммоналдар жана аммониттер үчүн болжол менен 5 км/сек жана тротил үчүн 6-7 км/секден RDX үчүн 8 км/сек жана HMX үчүн 9 км/сек. Жардыруу канчалык ылдам болсо, сокку толкунунда энергиянын тыгыздыгы ошончолук жогору болсо, жарылуучу заттын бөлүгүнүн чегинен чыкканда анын кыйратуучу таасири ошончолук күчтүү болот.

Сокку толкуну материалдагы үндүн ылдамдыгынан ашып кетсе, аны майдалап талкалайт - бул жардыруу аракети деп аталат. Дал ушул гранатанын, снаряддын жана бомбанын корпусун сындырып, жардыргыч заттар менен толтурулган скважиналардын же скважиналардын айланасындагы таштарды талкалайт.

Жардыргыч заттан алыс болгон сайын сокку толкунунун күчү жана ылдамдыгы азаят, ал эми белгилүү бир кыска аралыктан ал курчап турган затты эзе албай, ага басымы менен таасир эте алат, түртүп, бырыштырып, чачыратып, ыргытып, ыргытуу. Мындай басуу, майдалоо жана ыргытуу аракети жогорку жарылуучу деп аталат.

Нитраттарды жардыруу өзгөчөлүктөрү

Биз жогоруда белгилегендей, жардыргыч заттарды түзүүчү эч кандай кошумчалары жок өнөр жай аммиак селитрасы да жарылып кетиши мүмкүн. Анын жарылуу ылдамдыгы өнөр жайлык жардыргыч заттардан айырмаланып, салыштырмалуу төмөн: болжол менен 1,5-2,5 км/сек. Жарылуунун ылдамдыгынын таралышы көптөгөн факторлордон көз каранды: селитра кандай гранулалар түрүндө, алар канчалык тыгыз кысылган, селитранын учурдагы нымдуулугу кандай жана башка көптөгөн нерселер.

Ошондуктан селитра жардыруу аракетин түзбөйт – ал курчап турган материалдарды майдалабайт. Бирок нитраттын жарылуусунун жогорку жарылуучу таасири кыйла сезилип турат. Ал эми конкреттүү детонациянын күчү анын санына жараша болот. Чоң жарылуучу массалар менен жарылуунун жогорку жарылуучу эффектиси бардык деңгээлдеги кыйратуучулукка жетиши мүмкүн.

Бейруттагы жарылуунун кесепеттери / © "Lenta.ru"

Жардыруу жөнүндө сөз кылып жатып, биз дагы бир маанилүү жагдайды белгилейбиз - ал кантип башталат. Чынында эле, жарылуучу зат аркылуу кысуу шок толкуну өтүшү үчүн, аны кандайдыр бир жол менен, бир нерсе менен жаратуу керек. Жөн гана жардыргыч затты күйгүзүү жардырууну баштоо үчүн талап кылынган механикалык кысуу менен камсыз кылбайт.

Ошентип, ширеңке менен отко коюлган тротилдин кичинекей бөлүктөрүндө чайды кружкада кайнатуу толук мүмкүн - алар мүнөздүү ышкырык менен күйүшөт, кээде түтүн булатышат, бирок тынч жана жарылбай күйүшөт. (Сыпаттама чай кайнатуу боюнча сунуш эмес! Бөлүктөр чоң же булганган болсо дагы эле коркунучтуу.) Жардырууну баштоо үчүн жардыргыч керек – жардыргыч заттын негизги корпусуна атайын жардыргыч заряды киргизилген кичинекей түзүлүш. Негизги зарядга бекем орнотулган детонатордун жарылышы шок толкунун жана андагы детонацияны пайда кылат.

Жардырууга эмне себеп болушу мүмкүн

Детонация өзүнөн өзү пайда болушу мүмкүнбү? Мүмкүн: кадимки күйүү бул күйүүнүн интенсивдүүлүгүнүн жогорулашы менен тездетилгенде детонацияга айланышы мүмкүн. Эгерде сиз кычкылтектин суутек менен аралашмасын - жарылуучу газды күйгүзсөңүз, ал акырын күйө баштайт, бирок жалын фронту тездеген сайын күйүү детонацияга айланат.

Көлөмдүү жарылуу үчүн ок-дарыларда колдонулуучу ар кандай суспензиялар жана аэрозолдор сыяктуу көп фазалуу газ системаларынын күйүшү тез эле жардырууга айланат. Эгерде кыймылдаткычтын басымы конструкциядан тышкаркы түрдө тез көтөрүлө баштаса, күйүүчү майдын күйүшү детонацияга айланып кетиши мүмкүн. Кысымдын жогорулашы, күйүүнүн тездеши – бул кадимки күйүүдөн детонацияга өтүүнүн зарыл шарттары.

Ошондой эле, күйүү катализаторлору ар кандай кошумчалар, булгоочу заттар, аралашмалар болушу мүмкүн - тагыраак айтканда, алар же алардын компоненттери, детонацияга жергиликтүү өтүүгө өбөлгө түзөт. Кычкылданган, дат баскан ок-дарылар, эгерде жардыргыч зат корпустун кычкылданган бөлүгүнө чектеш болсо, жарылуу ыктымалдуулугу жогору. Жардырууну баштоодо биз эске албай коё турган көптөгөн нюанстар жана пункттар бар, ошондуктан суроого кайрылып көрөлү: селитра кампада кантип жарылып кетиши мүмкүн?

Ал эми бул жерде пиротехникалык каражаттар детонатордун ролун эң сонун аткара алары айдан ачык. Жок, жөн эле ызылдаган порошок ракеткасынын учкундары менен түтүнүнүн күчү менен селитранын детонациясына араң себеп болгон жок. Бирок видео селитра жарылганга чейин өрттүн түтүнүндө жаркыраган көптөгөн массалык очокторду тартып алат. Бул фейерверктин пиротехникалык компоненттеринин майда жарылуулары. Алар ачык-айкын жардыруучу старт катары кызмат кылышты. Жок, алар өнөр жай детонатору болгон эмес.

Бирок өрттүн, селитранын чоң беттерин жалын менен ысытуунун жана миңдеген пиротехникалык операциялардын массалык болушунун шарттарында бул пиротехникалык ракеталар селитранын ысытылган бетине андан ары ысык селитрада жарылуулар менен киргизилген болушу мүмкүн. Кайсы бир убакта, анын мындай таасири астында жардыруу болгон - жана сакталган селитранын бардык массивине тараган.

Жардыруу болгон жерди деталдуу маалыматсыз жана изилдөөсүз мындан аркы окуяларды деталдуу талдоо кыйын. 2750 тоннанын баары канчалык толук жардырылганы белгисиз. Детонация дайыма кагаз бетинде жазылгандай боло турган абсолюттук башталыш эмес. Бирге тизилген тротил брикеттери бардыгын эле жардырбайт: алардын ортосуна жардырууну өткөрүү үчүн ишенимдүү чаралар көрүлбөсө, алардын айрымдары жөн эле эки тарапка чачырап кетет.

Тоо тектердин массалык жарылуусунан кийин, жардыргыч заттар менен толтурулган жүздөгөн, миңдеген скважиналар жарылып кеткенде (алар бир ай бою жардыргыч заттар менен жабдылышы мүмкүн), чаң булут каптагандан кийин, жарылуу зонасына биринчи кезекте адистер гана кирип, эмне жарылганын текшеришет. жана эмне жарылган жок. Алар дагы жарылбай калган жардыргыч заттарды чогултушат. Бейрут портундагы складдагы селитра менен да ушундай: нитраттын буткул массасынын жарылышынын толуктугун аныктоо кыйын, бирок ал ете эле зор болгондугу анык.

Бейруттагы жарылуунун өзгөчөлүктөрү

Жарылуунун сүрөтүнүн өзү нитраттын жарылуусуна жакшы дал келет. Жарылуудан кийинки кызыл-күрөң түтүндүн чоң колонкасы жарылууда нитраттын ажыроосунда көп өлчөмдө бөлүнүп чыккан кызыл азот оксиддери бар булуттун типтүү түсү болуп саналат. Нитраттын жардыруу ылдамдыгы төмөн болгондуктан, массалык майдалоо иштери болгон эмес.

Ошондуктан жарылуу болгон жерде чоң кратер пайда болгон эмес: пирстердин материалдары жана кампалардын бетон капкагы деталдуу эмес, ошондуктан алар ыргытылган эмес. Ушундан улам, жардыруу болгон жерден учкан бөлүкчөлөр менен шаарды бомбалоо болгон эмес жана жарылуудан пайда болгон учуучу бөлүктөрдүн жана фрагменттердин бийик султаны жарылуу болгон жерден жогору көтөрүлгөн эмес.

Аммиак селитрасынын ажыроо учурундагы азот оксиддери менен түстүү түтүн колонкасы / © dnpr.com.ua.

Ошол эле учурда газ түрүндөгү күйүү продуктуларынын - суу буусунун, азот оксидинин көп бөлүнүп чыгышы жарылуунун сүрөтүн көлөмдүү жарылуунун өзгөчөлүктөрүн берген. Жетиштүү күчтүү жана тез тумандуу дубал катары көрүнгөн, тез өтүп жаткан сокку толкунунан тышкары, атышууда чаңга аралашкан жана тездик менен жакындаган жер бетинен көтөрүлүп жаткан жарылуу газдарынын кеңейип келе жаткан дубалы көрсөтүлөт. Бул детонация ылдамдыгы аз болгон чоң көлөмдөгү жарылуулар үчүн мүнөздүү.

Имараттарга келтирилген зыяндын табияты чоң ыктымалдуулук менен аларга сокку толкунунун өзү гана эмес - күчтүү, бирок кыска мөөнөттүү - ошондой эле жарылуу аймагынан чачыраган кеңейип жаткан газ-аба агымынын узакка созулган таасири таасир эткендигин көрсөтөт.

Бейрутка нитраттардын жарылуусу

Азот кислотасынын туздарынын негизиндеги жер семирткичтердин жарылуусу мурда да болгон, алар белгилүү, тарыхта мындай учурлар көп болгон. Ошентип, 2001-жылдын 1-сентябрында Тулузада Grande Paroisse компаниясынын жер семирткич заводунда 300 тонна аммиак селитрасы жарылып кеткен ангар жарылып кеткен.30га жакын адам өлдү, миңдеген адамдар жарадар болушту. Тулузадагы көптөгөн имараттар жабыркады.

Буга чейин, 1947-жылдын 16-апрелинде АКШнын Техас-Сити портунда "Гранкан" кемесинин бортунда 2100 тонна аммиак селитрасынын жарылуусу болгон. Анын алдында кемеде өрт чыккан - окшош жагдай жана окуялардын ырааттуулугу. Жарылуудан улам өрт чыгып, жанындагы кемелерде жана мунай сактоочу жайларда жарылуулар болгон. 600дөй адам өлдү, жүздөгөн адамдар дайынсыз жоголду, беш миңден ашууну жарадар болду.

1921-жылдын 21-сентябрында Бавариянын Оппа шаарына жакын жердеги BASF химиялык заводунда аммоний сульфаты менен аммоний селитрасынын 12 миң тонна аралашмасы жарылган. Мындай күчтүн жарылуусу чоң кратерди пайда кылып, жакынкы эки айыл жер бетинен жок болуп, Оппа шаары талкаланган.

Аммиак селитрасынын катастрофалык жарылуусу 2004-жылы Түндүк Кореянын Рёнчхон шаарында чоң кыйроолор жана көптөгөн курмандыктар менен коштолгон; 2013-жылы АКШнын Техас штатындагы Батыш шаарында; 2015-жылы Кытайдын Тяньцзинь порт шаарында. Ал эми тизме улана берет.

Тилекке каршы, аммиак селитрасы, ал адамга алып келген бардык зор артыкчылыктары менен иштөөдө коопсуздуктун бир катар талаптарын сактоону талап кылган коркунучтуу объект бойдон калууда. Ал эми этиятсыздык же шалаакылык жаңы трагедияларды жаратышы мүмкүн, алардын алдын алуу нитрат менен иштөө эрежелерин катаалдаштырууну жана аларды сактоо жана ишке ашыруу үчүн жоопкерчиликти жогорулатууну талап кылат.