Pamje shkencore: Karakteristikat e shpërthimit në Bejrut

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Lajmi tragjik i një shpërthimi të madh në Bejrut, i cili mori rreshtat e parë të burimeve të lajmeve, ngre pyetje të natyrshme: si mund të kishte ndodhur kjo, çfarë shpërtheu atje, për çfarë faktorësh mund të ndodhin incidente të tilla? Për ta kuptuar atë, le të hedhim një vështrim më të afërt në vetitë e nitratit të amonit dhe rreziqet që lidhen me të.

Çfarë ndodhi në Bejrut

Me pak fjalë, situata duket kështu: gjashtë vjet më parë, anija Rhosus hyri në portin detar të Bejrutit për një riparim të paplanifikuar. Ajo i përkiste kompanisë së Igor Grechushkin, një vendas nga Khabarovsk. Autoritetet portuale nuk e liruan anijen për shkak të mangësive në sistemet e sigurisë dhe dokumentet e ngarkesave. Gradualisht, ekipi u largua nga Rhosus dhe ngarkesa e tij, e cila përbëhej nga 2750 ton nitrat amoniumi, u transferua në një magazinë në port, ku u ruajt për gjashtë vitet e ardhshme. Kushtet e ruajtjes rezultuan të jenë të pamjaftueshme të besueshme, prandaj, për të kufizuar aksesin në këtë ngarkesë, u kryen punime saldimi në magazinë, për shkak të organizimit jo të duhur të sigurisë së të cilave, lëndët piroteknike të ruajtura në të njëjtën magazinë u ndezën më pas.

Një zjarr filloi, i mbështetur nga djegia dhe fishekzjarrët. Pas ca kohësh, nitrati i amonit të ruajtur shpërtheu. Vala goditëse nga ky shpërthim shkaktoi një efekt të madh dëmtues në zonat përreth të Bejrutit: sot ka më shumë se 130 njerëz të vdekur dhe numri i tyre vazhdon të rritet pasi gjithnjë e më shumë trupa zbulohen gjatë çmontimit të rrënojave të ndërtesave dhe strukturave. Më shumë se pesë mijë njerëz u plagosën.

Fotografitë nga hapësira të marra nga sateliti Kanopus-V. Fotoja e mësipërme është e datës 4 nëntor 2019, dhe fotografia më poshtë është dita pas shpërthimit. / © Roskosmos.ru

Një numër i madh shtëpish u dëmtuan në shkallë të ndryshme, shkatërrimi preku gjysmën e ndërtesave në Bejrut, rreth 300 mijë banorë mbetën të pastrehë. Sipas guvernatorit të kryeqytetit libanez, Marwan Abboud, dëmi nga shpërthimi vlerësohet nga tre deri në pesë miliardë dollarë. Fotot nga hapësira e portit të Bejrutit, të marra para dhe pas tragjedisë, tregojnë një zonë të shkatërrimit të vazhdueshëm rreth gjithë zonës së portit. Në Liban është shpallur tri ditë zie.

Çfarë është nitrati i amonit

Nitrati i amonit, ose nitrati i amonit, është një kripë amoniumi e acidit nitrik, ka formulën kimike NH4NO3 dhe përbëhet nga tre elementë kimikë - azoti, hidrogjeni dhe oksigjeni. Përmbajtja e lartë e azotit (rreth një e treta e peshës) në një formë lehtësisht të asimilueshme nga bimët bën të mundur përdorimin e gjerë të nitratit të amonit si një pleh efektiv azotik në bujqësi.

Si i tillë, nitrati i amonit përdoret si në formë të pastër ashtu edhe si pjesë e plehrave të tjera komplekse. Pjesa më e madhe e kripërave të prodhuara në botë përdoret pikërisht në këtë kapacitet. Fizikisht, nitrati i amonit është një substancë kristalore e bardhë, në formë industriale në formën e kokrrizave të madhësive të ndryshme.

Është higroskopik, domethënë thith mirë lagështinë nga atmosfera; gjatë ruajtjes ka një tendencë për formimin e masave të mëdha të dendura. Prandaj, ai ruhet dhe transportohet jo në formën e një mase të ngurtë me shumicë, por në thasë të dendur dhe të qëndrueshme që nuk lejojnë formimin e masave të mëdha të pjekura që janë të vështira për t'u liruar.

Operacionet e shpërthimit në miniera të hapura duke përdorur nitrat amoniumi si pjesë e eksplozivëve industrialë / ©Flickr.com.

Nitrati i amonit është një agjent i fortë oksidues. Tre atomet e oksigjenit që përbëjnë molekulën e tij përbëjnë 60 për qind të masës. Me fjalë të tjera, nitrati i amonit është më shumë se gjysma e oksigjenit, i cili lirohet lehtësisht nga molekula e tij kur nxehet. Zbërthimi termik i nitratit ndodh në dy forma kryesore: në temperatura nën 200 gradë, zbërthehet në oksid azoti dhe ujë, dhe në temperatura rreth 350 gradë e lart, azoti i lirë dhe oksigjeni i lirë formohen njëkohësisht me ujin. Kjo e ndan nitratin e amonit në kategorinë e oksidantëve të fortë dhe paracakton përdorimin e tij në prodhimin e eksplozivëve të ndryshëm, të cilët kërkojnë një agjent oksidues.

Nitrat amonit - një komponent i eksplozivëve industrialë

Nitrati i amonit përfshihet në shumë lloje të eksplozivëve industrialë dhe përdoret gjerësisht në këtë, kryesisht në industrinë minerare. Njeriu nuk ka shpikur ende asgjë më efektive se një shpërthim për të shkatërruar gurët. Prandaj, pothuajse çdo punë me ta bazohet në një shpërthim: nga minierat në miniera deri te prerjet e hapura dhe guroret.

Industria minerare konsumon një sasi të madhe të eksplozivëve dhe çdo ndërmarrje minerare ose minierë qymyri ka gjithmonë fabrikën e saj për prodhimin e eksplozivëve, të cilët konsumohen në sasi të mëdha. Liria relative e nitratit të amonit bën të mundur përdorimin e tij për prodhimin masiv të eksplozivëve të ndryshëm industrialë.

Dhe këtu mund të vërejmë gjerësinë e mahnitshme të formimit të sistemeve shpërthyese nga nitrati i amonit. Duke përzier nitratin me fjalë për fjalë çdo substancë të djegshme, mund të merrni një sistem shpërthyes. Përzierjet e nitratit me pluhurin e zakonshëm të aluminit formojnë amonale, të cilët quhen për këtë arsye nitrati i AMONIUT - ALUMINI. 80% e masës së amonalit është nitrati i amonit. Ammonalët janë shumë efektivë, ata janë të mirë në shpërthimin e shkëmbinjve, varietete të caktuara quhen ammonale shkëmbore.

Shpërthim masiv gjatë operacioneve minerare / © Flickr.com.

Nëse mbarsni nitratin me naftë, merrni një klasë tjetër të eksplozivëve industrialë - igdanitët, të quajtur pas Institutit të Minierave, Institutit të Minierave të Akademisë së Shkencave të BRSS. Saltpiteri është i aftë të formojë përzierje shpërthyese kur ngopet me pothuajse çdo lëng të ndezshëm, nga vaji vegjetal deri tek vaji i karburantit. Klasat e tjera të eksplozivëve me bazë nitrat përdorin aditivë të eksplozivëve të ndryshëm: për shembull, amonitët (këto nuk janë vetëm cefalopodë fosile) përmbajnë TNT ose RDX. Në formën e tij të pastër, nitrati i amonit është gjithashtu shpërthyes dhe mund të shpërthejë. Por shpërthimi i tij është i ndryshëm nga shpërthimi i eksplozivëve industrialë apo ushtarakë. Cfare saktesisht? Le të kujtojmë shkurtimisht se çfarë është shpërthimi dhe si ndryshon nga djegia e zakonshme.

Çfarë është shpërthimi

Në mënyrë që reaksionet e djegies të fillojnë në substancat e djegshme, atomet e karburantit dhe oksiduesit duhet të lirohen dhe të afrohen më shumë derisa të krijohen lidhje kimike midis tyre. Lirimi i tyre nga molekulat në të cilat gjenden do të thotë të shkatërrosh këto molekula: kjo e bën ngrohjen e molekulave deri në temperaturën e dekompozimit të tyre. Dhe e njëjta ngrohje bashkon atomet e karburantit dhe oksiduesin në formimin e një lidhjeje kimike midis tyre - në një reaksion kimik.

Në djegien normale - të quajtur deflagrim - reaktantët nxehen nga transferimi normal i nxehtësisë nga pjesa e përparme e flakës. Flaka ngroh shtresat e lëndës së djegshme dhe nën ndikimin e kësaj nxehjeje substancat dekompozohen para fillimit të reaksioneve kimike të djegies. Mekanizmi i shpërthimit është i ndryshëm. Në të, substanca nxehet para fillimit të reaksioneve kimike për shkak të ngjeshjes mekanike të një shkalle të lartë - siç e dini, nën kompresim të fortë, një substancë nxehet.

Një kompresim i tillë jep një valë goditëse që kalon përmes pjesës shpërthyese të eksplozivit (ose thjesht vëllimin, nëse shpërthen një përzierje e lëngshme, gazi ose sistemi shumëfazor: për shembull, një pezullim qymyri në ajër). Vala goditëse ngjesh dhe ngroh substancën, shkakton reaksione kimike në të me çlirimin e një sasie të madhe nxehtësie dhe vetë ushqehet nga energjia e këtij reagimi të lëshuar drejtpërdrejt në të.

Dhe këtu shpejtësia e shpërthimit është shumë e rëndësishme - domethënë shpejtësia e valës së goditjes që kalon përmes substancës. Sa më i madh të jetë, aq më i fuqishëm është eksplozivi, veprimi shpërthyes. Për eksplozivët industrialë dhe ushtarakë, shpejtësia e shpërthimit është disa kilometra në sekondë - nga rreth 5 km/sek për amonalet dhe amonitët dhe 6-7 km/sek për TNT deri në 8 km/sek për RDX dhe 9 km/sek për HMX. Sa më i shpejtë të jetë shpërthimi, aq më i lartë është densiteti i energjisë në valën e goditjes, aq më i fortë është efekti i tij shkatërrues kur del nga kufijtë e pjesës së eksplozivit.

Nëse vala goditëse tejkalon shpejtësinë e zërit në material, ajo e shtyp atë në copa - kjo quhet veprim i shpërthimit. Është ajo që thyen trupin e një granate, një predhe dhe një bombe në fragmente, thërrmon gurët rreth një pusi ose pusi të mbushur me eksploziv.

Me largësinë nga një copë eksplozivi, fuqia dhe shpejtësia e valës goditëse zvogëlohet dhe nga një distancë e caktuar e shkurtër ajo nuk mund të shtypë më substancën përreth, por mund të veprojë mbi të me presionin e saj, të shtyjë, të thërrmojë, të shpërndajë, të hedhë, hedhin. Veprimet e tilla të shtypjes, shtypjes dhe hedhjes quhen me eksploziv të lartë.

Karakteristikat e shpërthimit të nitratit

Nitrati i amoniumit industrial pa asnjë aditiv që formon eksploziv, siç e përmendëm më lart, gjithashtu mund të shpërthejë. Shpejtësia e tij e shpërthimit, ndryshe nga eksplozivët industrialë, është relativisht e ulët: rreth 1,5-2,5 km / sek. Përhapja e shpejtësisë së shpërthimit varet nga shumë faktorë: në formën e cilit kokrriza është kripori, sa fort janë të ngjeshura, sa është përmbajtja aktuale e lagështisë së kripës dhe shumë të tjerë.

Prandaj, kripori nuk formon një veprim shpërthyes - nuk shtyp materialet përreth. Por efekti i lartë shpërthyes i shpërthimit të nitratit prodhon mjaft të prekshëm. Dhe fuqia e një shpërthimi të veçantë varet nga sasia e tij. Me masa të mëdha shpërthyese, efekti i lartë shpërthyes i shpërthimit mund të arrijë shkatërrueshmërinë e çdo niveli.

Pasojat e shpërthimit në Bejrut / © "Lenta.ru"

Duke folur për shpërthimin, vërejmë një pikë më të rëndësishme - si fillon. Në të vërtetë, në mënyrë që një valë goditëse e kompresimit të kalojë përmes eksplozivit, ai duhet të lëshohet disi, të krijohet me diçka. Thjesht ndezja e një pjese eksplozivi nuk siguron ngjeshjen mekanike të nevojshme për të nisur shpërthimin.

Pra, në copa të vogla TNT, të djegura me shkrepëse, është mjaft e mundur të zihet çaji në një filxhan - ato digjen me një fërshëllimë karakteristike, ndonjëherë tymosin, por digjen në heshtje dhe pa shpërthim. (Përshkrimi nuk është një rekomandim për përgatitjen e çajit! Është ende i rrezikshëm nëse copat janë të mëdha ose të kontaminuara.) Për të shkaktuar shpërthimin, ju nevojitet një detonator - një pajisje e vogël me një ngarkesë të veçantë shpërthyese të futur në trupin kryesor të eksplozivëve. Shpërthimi i një detonatori, i futur fort në ngarkesën kryesore, lëshon një valë goditëse dhe shpërthim në të.

Çfarë mund të ketë shkaktuar shpërthimin

A mund të ndodhë shpërthimi spontanisht? Ndoshta: djegia e zakonshme është e aftë të kthehet në shpërthim kur përshpejtohet, me një rritje të intensitetit të kësaj djegieje. Nëse ndizni një përzierje oksigjeni me hidrogjen - një gaz shpërthyes - ai do të fillojë të digjet në heshtje, por ndërsa pjesa e përparme e flakës përshpejtohet, djegia do të kthehet në shpërthim.

Djegia e sistemeve shumëfazore të gazit, të tilla si të gjitha llojet e pezullimeve dhe aerosoleve, të cilat përdoren në municione për një shpërthim vëllimor, shndërrohet shpejt në shpërthim. Djegia e lëndës djegëse mund të kthehet gjithashtu në shpërthim nëse presioni në motor fillon të rritet me shpejtësi, në një mënyrë jashtë projektimit. Rritja e presionit, përshpejtimi i djegies - këto janë parakushtet për kalimin nga djegia e zakonshme në shpërthim.

Gjithashtu, katalizatorët e djegies mund të jenë aditivë, ndotës, papastërti të ndryshme - më saktësisht, ata ose përbërësit e tyre, të cilët do të kontribuojnë në kalimin lokal në shpërthim. Municioni i oksiduar dhe i ndryshkur ka më shumë gjasa të shpërthejë nëse eksplozivi është ngjitur me pjesën e oksiduar të bykut. Ka shumë nuanca dhe pika në fillimin e shpërthimit që do t'i lëmë jashtë, ndaj le të kthehemi te pyetja: si mund të shpërthejë kripori në magazinë?

Dhe këtu është e qartë se piroteknika mund të luante në mënyrë të përsosur rolin e një detonatori. Jo, vetëm një raketë pluhuri që fërshëllejë vështirë se shkaktoi shpërthimin e kripës me forcën e tij të tymit me shkëndija. Por videoja kap shumë shpërthime masive që shkëlqejnë në tymin e zjarrit përpara shpërthimit të kripës. Këto janë shpërthime të vogla të një shpërndarje të komponentëve piroteknikë të fishekzjarreve. Ato shërbyen si një fillim i dukshëm shpërthyes. Jo, ata nuk ishin detonatorë industrialë.

Por në kushtet e zjarrit, ngrohjes së sipërfaqeve të mëdha të kriporit me flakë dhe masivitetit të mijëra operacioneve piroteknike që po ndodhin, këto raketa piroteknike me siguri u futën në sipërfaqen e nxehtë të kriporit me shpërthime të mëtejshme në kripëra të nxehtë. Në një moment, shpërthimi i tij nën një ndikim të tillë ndodhi - dhe u përhap në të gjithë grupin e kripërave të ruajtura.

Është e vështirë të analizohen në detaje ngjarjet e mëtejshme pa informacion të detajuar dhe studim të vendit të shpërthimit. Nuk dihet se sa plotësisht janë shpërthyer të gjitha 2750 tonët. Shpërthimi nuk është një fillim absolut që ndodh gjithmonë ashtu siç është shkruar në letër. Ndodh që briketat TNT të grumbulluara së bashku të shpërthejnë jo të gjitha: disa prej tyre thjesht shpërndahen në anët, nëse nuk merren masa të besueshme për të transferuar shpërthimin midis tyre.

Pas shpërthimeve masive të shkëmbinjve, kur qindra e mijëra puse të mbushura me eksploziv hidhen në erë (ato mund të pajisen me eksploziv për një muaj të tërë), pasi të vendoset një re pluhuri, vetëm specialistët fillimisht hyjnë gjithmonë në zonën e shpërthimit dhe inspektojnë se çfarë shpërtheu. dhe çfarë nuk shpërtheu. Ata gjithashtu mbledhin eksplozivë të pashpërthyer. Kështu është edhe me kripërat në një magazinë në portin e Bejrutit: kompletimi i shpërthimit të shpërthimit të të gjithë masës së nitratit është i vështirë për t'u përcaktuar, por është e qartë se ishte mjaft e madhe.

Karakteristikat e shpërthimit në Bejrut

Vetë fotografia e shpërthimit korrespondon mirë me shpërthimin e nitratit. Një kolonë e madhe tymi në kafe të kuqërremtë pas shpërthimit është një ngjyrë tipike e resë me okside të kuqe të azotit, të cilat lëshohen në sasi të mëdha gjatë dekompozimit të nitrateve në shpërthim. Për shkak të shpejtësisë së ulët të shpërthimit të nitratit, nuk ka ndodhur asnjë veprim masiv dërrmues.

Prandaj, në vendin e shpërthimit nuk u formua një krater i madh: materialet e kalatave dhe mbulesa e tokës prej betoni të magazinës nuk ishin të detajuara, prandaj ato nuk u hodhën. Për shkak të kësaj, nuk kishte bombardim të qytetit me copa që fluturonin nga zona e shpërthimit, dhe sulltani i lartë i copave fluturuese dhe fragmenteve të formuara nga shpërthimi nuk u ngrit mbi vendin e shpërthimit.

Një kolonë tymi, e ngjyrosur nga emetimet e oksideve të azotit gjatë dekompozimit të nitratit të amonit / © dnpr.com.ua.

Në të njëjtën kohë, lëshimi i bollshëm i produkteve të djegies së gaztë - avujt e ujit, oksidet e azotit - i dha pamjes së shpërthimit tiparet e një shpërthimi vëllimor. Përveç një valë goditëse që kalon me shpejtësi, mjaft e fuqishme dhe e dukshme si një mur i shpejtë me mjegull, të shtënat tregojnë një mur që afrohet me gaz eksploziv në rritje, të përzier me pluhur dhe që ngrihet nga sipërfaqja e tokës me një afrim të shpejtë. Kjo është tipike për shpërthimet e vëllimeve të mëdha me një shpejtësi të ulët shpërthimi.

Natyra e dëmtimit të ndërtesave me një probabilitet të lartë do të tregojë se ato u prekën jo vetëm nga vetë vala goditëse - e fuqishme, por afatshkurtër - por edhe një ekspozim më i gjatë ndaj rrymës në zgjerim të gazit-ajrit të shpërndarë nga zona e shpërthimit.

Shpërthimet e nitrateve në Bejrut

Shpërthimet e plehrave me bazë kripërat e acidit nitrik kanë ndodhur edhe më parë, ato janë të njohura, raste të tilla ka shumë në histori. Kështu, më 1 shtator 2001, në Toulouse, në fabrikën e plehrave të kompanisë Grande Paroisse, shpërtheu një hangar, në të cilin u shpërthyen 300 ton nitrat amoni. Rreth 30 njerëz vdiqën, mijëra u plagosën. Shumë ndërtesa në Tuluzë u dëmtuan.

Më herët, më 16 prill 1947, ka ndodhur një shpërthim prej 2100 tonë nitrat amoniumi në anijen “Grancan” në portin e Teksasit të SHBA-ve. Ajo u parapri nga një zjarr në anije - një situatë e ngjashme dhe sekuencë ngjarjesh. Shpërthimi shkaktoi zjarre dhe shpërthime në anije dhe në objektet e depozitimit të naftës aty pranë. Rreth 600 njerëz u vranë, qindra u zhdukën, më shumë se pesë mijë u plagosën.

Më 21 shtator 1921, 12 mijë ton një përzierje sulfati amoniumi dhe nitrat amoniumi shpërthyen në fabrikën kimike BASF pranë qytetit Oppau në Bavari. Një shpërthim i një fuqie të tillë formoi një krater të madh, dy fshatrat më të afërt u fshinë nga faqja e dheut dhe qyteti i Oppau u shkatërrua.

Shpërthimet katastrofike të nitratit të amonit me shkatërrim të madh dhe viktima të shumta ndodhën në vitin 2004 në qytetin e Koresë së Veriut të Ryongcheon; në vitin 2013 në qytetin West në Teksas, SHBA; në vitin 2015 në qytetin port të Tianjin në Kinë. Dhe lista vazhdon.

Fatkeqësisht, nitrati i amonit, me të gjitha avantazhet e mëdha që i sjell një personi, mbetet një objekt i rrezikshëm që kërkon respektimin e një sërë kërkesash sigurie në trajtim. Dhe pakujdesia ose neglizhenca mund të shkaktojë tragjedi të reja, parandalimi i të cilave kërkon si ashpërsimin e rregullave për trajtimin e nitrateve ashtu edhe rritjen e përgjegjësisë për respektimin dhe zbatimin e tyre.