Глава 4

Применительно к взрывоопасным объектам различают три типа аварийных взрывов:

• химические взрывы, сопровождающиеся химическими превращениями с выделением тепла и продуктов горения (взрывы газовоздушных облаков, кон­денсированных ВВ, пылевые взрывы);

• физические взрывы, которые не сопровождаются химическими превраще­ниями с выделением тепла и образованием продуктов сгорания (разрыв трубо­проводов, сосудов, находящихся под высоким давлением, наполненных негорю­чими газами, паром или многофазными сжимаемыми системами — пыль, пена);

• BLEVE (взрыв паров вскипающей жидкости) — особый тип физико-хими­ческого взрыва, характерного для емкостей под давлением, наполненных легко-кипящей жидкостью (чаще всего — сжиженным горючим газом) и подвергаемых внешнему нагреву. В процессе нагрева происходит быстрый рост внутреннего давления, разрыв емкости с малым фугасным эффектом, выброс горючего в ат­мосферу с последующим воспламенением и образованием огненного шара. Основные поражающие факторы при BLEVE — мощное импульсное тепловое излучение и осколочное поле, образующееся при разрыве емкости.

Возбуждение взрывчатого превращения ВВ называется инициированием. Для возбуждения взрывчатого превращения ВВ требуется сообщить ему с определенной интенсивностью необходимое количество энергии (начальный импульс), которая может быть передана одним из следующих способов: меха­ническим (удар, накол, трение); тепловым (искра, пламя, нагревание); элект­рическим (нагревание, искровой разряд); химическим (реакции с интенсив­ным выделением тепла); взрывом другого заряда ВВ (взрыв капсюля-детона­тора или соседнего заряда). Порог чувствительности к любому из этих внеш­них воздействий должен быть достаточно высоким, иначе обращение с взрыв­чатыми материалами становится крайне опасным. Инициирование взрывча­того превращения может реализоваться в аварийных ситуациях.

Аварийные взрывы физического характера. Причиной взрывов паровых кот­лов и баллонов со сжатыми газами является не химическая реакция, а физиче­ский процесс, обусловленный высвобождением внутренней энергии сжатого или сжиженного газа. Многие жидкости хранятся или используются в услови­ях, когда давление их паров значительно превышает атмосферное. К числу та­ких жидкостей относятся: сжиженные горючие газы (например, пропан, бу­тан), сжиженные хладоагенты — аммиак или фреон (хранимые при комнатной температуре), метан, который должен храниться при пониженной температу­ре, перегретая вода в паровых котлах. Если емкость с перегретой жидкостью повреждается, то происходит истечение пара в окружающее пространство и быстрое частичное испарение жидкости. При достаточно быстрых истече­нии и расширении пара в окружающей среде генерируются взрывные волны.

Взрывы связаны с разрывом стенки резервуара вследствие того, что давление водяного пара (или газа) по какой-то причине начинает резко возрастать, либо снижается несущая способность стенок вследствие аварийного воздействия.

Явление физической детонации возникает при смешении горячей и холод­ной жидкостей, когда температура одной из них значительно превышает тем­пературу кипения другой (например, выливание расплавленного металла в воду). В образовавшейся парожидкостной смеси испарение может протекать

100

Опасности территорий и видов деятельности

взрывным образом вследствие развивающихся процессов тонкой фрагмента­ции капель расплава, быстрого теплоотвода от них и перегрева холодной жид­кости с сильным ее парообразованием. Физическая детонация сопровождает­ся возникновением ударной волны с избыточным давлением в жидкой фазе, достигающим в некоторых случаях более тысячи атмосфер.

Взрыв вулкана Кракатау в 1883 г. возник в результате взаимодействия рас­плавленной лавы с морской водой. Гул взрыва был слышен на расстоянии 5000 км в течение четырех часов после события.

Паровые взрывы возможны на производстве. В результате диспергирова­ния расплавленных металлов большое количество тепла передается воде, что способствует ее быстрому испарению.

Ядерный взрыв — взрыв, вызванный выделением внутриядерной энергии [94]. Для ядерного взрыва характерными являются чрезвычайно высокая кон­центрация выделяющейся энергии и весьма малое время ее выделения. Харак­тер, степень и продолжительность воздействия поражающих факторов ядер­ного взрыва зависят от энерговыделения при взрыве, расстояния от его эпи­центра, защищенности объекта, метеоусловий, характера местности.

Электрические взрывы. Сюда относятся мощные искровые разряды в газах (например, молнии), взрывы металлических проволочек при пропускании им­пульсных токов высокого напряжения и т. п. При газовых разрядах разности электрических потенциалов выравниваются за настолько малые промежутки времени, что плотность выделяемой энергии становится соизмерима с плот­ностью энергии ядерных взрывов. Взрывы проволочек обусловлены быстрым испарением металла, переходом его в плазменное состояние и последующим расширением образовавшегося плазменного шнура. В том и другом случае разрушительное действие взрыва определяется количеством энергии, «закачи­ваемой» в разрядный промежуток, и временем преобразования этой энергии в потенциальную энергию сжатия.

Высокоскоростное соударение. Высокоскоростное соударение имеет место при столкновении Земли с астероидом или кометой [87]. Скорость соударения составляет 20—40 км/с. Соответствующая ей кинетическая энергия E_астеp = m_астеpv_а²_стеp / 2 выделяется в виде взрыва в атмосфере или на поверх­ности Земли.

Земная атмосфера является естественной преградой для любого космиче­ского тела. Малые объекты полностью сгорают при торможении в верхних слоях атмосферы. Более крупные объекты могут долететь до поверхности Зем­ли. Но свою космическую скорость они теряют при прохождении через атмо­сферу. Для каменистых тел размером порядка 100 м характерно дробление их на мелкие фрагменты с последующим выпадением на площади в десятки квад­ратных км. Более половины их кинетической энергии выделяется в виде взры­ва на высоте 5—10 км. Ударная волна и световое излучение способны вызвать разрушение на больших площадях (падение Тунгусского метеорита).

Что касается железистых тел, то они имеют более высокую прочность и не так дробятся на мелкие фрагменты. Железный метеорит практически такой же массы, как Тунгусский, пролетел без торможения и фрагментации сквозь атмосферу, и его падение привело к образованию Аризонского метео­ритного кратера диаметром 1,2 км. Это произошло 30 тыс. лет назад. Небес-

101