Bilimsel görünüm: Beyrut'taki patlamanın özellikleri

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Haber kaynaklarının ilk sıralarında yer alan Beyrut'taki büyük patlamanın trajik haberi, doğal soruları gündeme getiriyor: Bu nasıl oldu, orada ne patladı, bu tür olaylar hangi faktörlerden dolayı mümkün olabilir? Bunu anlamak için, amonyum nitratın özelliklerine ve onunla ilişkili tehlikelere daha yakından bakalım.

Beyrut'ta ne oldu?

Kısacası durum şuna benziyor: Altı yıl önce Rhosus gemisi plansız bir onarım için Beyrut limanına girdi. Habarovsk'un yerlisi Igor Grechushkin şirketine aitti. Liman yetkilileri, güvenlik sistemleri ve kargo belgelerindeki eksiklikler nedeniyle gemiyi serbest bırakmadı. Yavaş yavaş, ekip Rhosus'tan ayrıldı ve 2.750 ton amonyum nitrattan oluşan kargosu, sonraki altı yıl boyunca depolanacağı limandaki bir depoya transfer edildi. Depolama koşullarının yeterince güvenilir olmadığı ortaya çıktı, bu nedenle, bu kargoya erişimi kısıtlamak için, yanlış güvenlik organizasyonu nedeniyle, aynı depoda depolanan pirotekniklerin daha sonra ateşlenmesi nedeniyle depoda kaynak işleri yapıldı.

Yanma ve havai fişeklerle desteklenen bir yangın başladı. Bir süre sonra depolanan amonyum nitrat patladı. Bu patlamadan kaynaklanan şok dalgası Beyrut'un çevresindeki bölgelerde büyük zarar verdi: Bugün 130'dan fazla insan öldü ve binaların ve yapıların molozları sökülürken daha fazla ceset keşfedildikçe sayıları artmaya devam ediyor. Beş binden fazla kişi yaralandı.

Kanopus-V uydusu tarafından çekilen uzaydan fotoğraflar. Yukarıdaki fotoğraf 4 Kasım 2019 tarihli, aşağıdaki fotoğraf ise patlamanın ertesi günü. / © Roskosmos.ru

Çok sayıda ev değişen derecelerde hasar gördü, yıkım Beyrut'taki binaların yarısını etkiledi, yaklaşık 300 bin kişi evsiz kaldı. Lübnan başkentinin valisi Marwan Abboud'a göre, patlamadan kaynaklanan hasarın üç ila beş milyar dolar arasında olduğu tahmin ediliyor. Beyrut limanının trajediden önce ve sonra çekilen uzaydan fotoğrafları, tüm liman bölgesi çevresinde sürekli bir yıkım alanı olduğunu gösteriyor. Lübnan'da 3 günlük yas ilan edildi.

amonyum nitrat nedir

Amonyum nitrat veya amonyum nitrat, nitrik asidin bir amonyum tuzudur, NH₄NO₃ kimyasal formülüne sahiptir ve azot, hidrojen ve oksijen olmak üzere üç kimyasal elementten oluşur. Bitkiler tarafından kolayca sindirilebilen bir formdaki yüksek nitrojen içeriği (ağırlıkça yaklaşık üçte biri), amonyum nitratın tarımda etkili bir nitrojen gübresi olarak yaygın şekilde kullanılmasını mümkün kılar.

Bu nedenle, amonyum nitrat hem saf halde hem de diğer karmaşık gübrelerin bir parçası olarak kullanılır. Dünyada üretilen güherçilenin büyük kısmı tam olarak bu kapasitede kullanılmaktadır. Fiziksel olarak amonyum nitrat, çeşitli boyutlarda granüller şeklinde endüstriyel formda beyaz kristalli bir maddedir.

Higroskopiktir, yani atmosferden nemi iyi emer; depolama sırasında, büyük yoğun kütlelerin oluşumu, kekleşme eğilimi vardır. Bu nedenle katı bir yığın kütle şeklinde değil, gevşetilmesi zor büyük kekleşmiş kütlelerin oluşmasına izin vermeyen yoğun ve dayanıklı torbalarda depolanır ve taşınır.

Endüstriyel patlayıcıların bir parçası olarak amonyum nitrat kullanılarak açık ocak madenlerinde patlatma işlemleri / ©Flickr.com.tr

Amonyum nitrat güçlü bir oksitleyici ajandır. Molekülünü oluşturan üç oksijen atomu, kütlenin yüzde 60'ını oluşturur. Başka bir deyişle, amonyum nitrat, ısıtıldığında molekülünden kolayca salınan oksijenin yarısından fazlasıdır. Nitratın termal bozunması iki ana biçimde gerçekleşir: 200 derecenin altındaki sıcaklıklarda azot oksit ve suya ayrışır ve yaklaşık 350 derece ve üzerindeki sıcaklıklarda su ile aynı anda serbest azot ve serbest oksijen oluşur. Bu, amonyum nitratı güçlü oksitleyiciler kategorisine ayırır ve oksitleyici madde gerektiren çeşitli patlayıcıların üretiminde kullanımını önceden belirler.

Amonyum nitrat - endüstriyel patlayıcıların bir bileşeni

Amonyum nitrat, birçok endüstriyel patlayıcı türüne dahildir ve bunda, özellikle madencilik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. İnsan henüz kayaları yok etmek için bir patlamadan daha etkili bir şey icat etmedi. Bu nedenle, onlarla yapılan hemen hemen her çalışma bir patlamaya dayanır: madenlerdeki madencilikten açık kesimlere ve taş ocakçılığına kadar.

Madencilik endüstrisi çok miktarda patlayıcı tüketir ve her maden işletmesi veya kömür madeni, her zaman büyük miktarlarda tüketilen patlayıcı üretimi için kendi tesisine sahiptir. Amonyum nitratın göreceli ucuzluğu, çeşitli endüstriyel patlayıcıların seri üretimi için kullanılmasını mümkün kılar.

Ve burada, amonyum nitrat tarafından patlayıcı sistemlerin oluşumunun inanılmaz genişliğine dikkat çekebiliriz. Nitratı kelimenin tam anlamıyla herhangi bir yanıcı madde ile karıştırarak patlayıcı bir sistem elde edebilirsiniz. Sıradan alüminyum tozu ile nitrat karışımları, bu nedenle AMONYUM nitrat - ALÜMİNYUM olarak adlandırılan amonallar oluşturur. Amonyum kütlesinin %80'i amonyum nitrattır. Amonallar çok etkilidir, kayaları patlatmakta iyidirler, bazı çeşitlere kaya amonalları denir.

Madencilik Operasyonları Sırasında Büyük Patlama / © Flickr.com.tr

Nitratı dizel yakıtla emprenye ederseniz, başka bir endüstriyel patlayıcı sınıfı elde edersiniz - SSCB Bilimler Akademisi Madencilik Enstitüsü Madencilik Enstitüsü'nün adını taşıyan igdanitler. Güherçile, bitkisel yağdan akaryakıta kadar hemen hemen her yanıcı sıvı ile emprenye edildiğinde patlayıcı karışımlar oluşturabilir. Nitrat bazlı patlayıcıların diğer sınıfları, çeşitli patlayıcıların katkı maddelerini kullanır: örneğin, ammonitler (bunlar sadece fosil kafadanbacaklılar değildir) TNT veya RDX içerir. Saf haliyle amonyum nitrat da patlayıcıdır ve infilak edebilir. Ancak patlaması, endüstriyel veya askeri patlayıcıların patlamasından farklıdır. Tam olarak ne? Patlamanın ne olduğunu ve normal yanmadan nasıl farklı olduğunu kısaca hatırlayalım.

patlama nedir

Yanıcı maddelerde yanma reaksiyonlarının başlayabilmesi için yakıt ve oksitleyicinin atomlarının serbest hale getirilmesi ve aralarında kimyasal bağlar oluşuncaya kadar birbirine yaklaştırılması gerekir. Onları içerdikleri moleküllerden serbest bırakmak, bu molekülleri yok etmek anlamına gelir: bu, moleküllerin bozunma sıcaklığına kadar ısınmasını sağlar. Ve aynı ısıtma, yakıtın atomlarını ve oksitleyiciyi, aralarında kimyasal bir bağ oluşumuna - kimyasal bir reaksiyona kadar bir araya getirir.

Alev alma olarak adlandırılan normal yanmada, reaktanlar alev cephesinden normal ısı transferi ile ısıtılır. Alev, yanıcı maddenin katmanlarını ısıtır ve bu ısıtmanın etkisi altında maddeler kimyasal yanma reaksiyonları başlamadan önce ayrışır. Patlama mekanizması farklıdır. İçinde madde, yüksek derecede mekanik sıkıştırma nedeniyle kimyasal reaksiyonların başlamasından önce ısıtılır - bildiğiniz gibi, güçlü sıkıştırma altında bir madde ısınır.

Bu tür bir sıkıştırma, patlayan patlayıcı parçasından (veya bir sıvı, gaz karışımı veya çok fazlı sistem patlarsa basitçe hacim: örneğin, havada bir kömür süspansiyonu) geçen bir şok dalgası verir. Şok dalgası maddeyi sıkıştırır ve ısıtır, büyük miktarda ısı açığa çıkararak içinde kimyasal reaksiyonlara neden olur ve doğrudan içine salınan bu reaksiyon enerjisiyle kendisi beslenir.

Ve burada patlama hızı çok önemlidir - yani maddeden geçen şok dalgasının hızı. Ne kadar büyükse, patlayıcı o kadar güçlü, patlayıcı eylem. Endüstriyel ve askeri patlayıcılar için, patlama hızı saniyede birkaç kilometredir - amonyaklar ve amonitler için yaklaşık 5 km / sn ve TNT için 6-7 km / sn'den RDX için 8 km / sn ve HMX için 9 km / sn. Patlama ne kadar hızlı olursa, şok dalgasındaki enerji yoğunluğu o kadar yüksek, patlayıcı parçasının sınırlarını terk ettiğinde yıkıcı etkisi o kadar güçlü olur.

Şok dalgası malzemedeki ses hızını aşarsa, onu parçalara ayırır - buna patlatma eylemi denir. Bir el bombasının, bir merminin ve bir bombanın gövdesini parçalara ayıran, patlayıcılarla dolu bir sondaj deliği veya sondaj deliği etrafındaki kayaları kıran odur.

Bir patlayıcı parçasından uzaklaştıkça, şok dalgasının gücü ve hızı azalır ve belirli bir kısa mesafeden artık çevresindeki maddeyi ezemez, ancak basıncıyla onun üzerinde hareket edebilir, itebilir, buruşturabilir, dağıtabilir, fırlatabilir, atmak. Bu tür presleme, ezme ve fırlatma eylemlerine yüksek patlayıcı denir.

Nitrat patlamasının özellikleri

Yukarıda belirttiğimiz gibi patlayıcı oluşturan hiçbir katkı maddesi içermeyen endüstriyel amonyum nitrat da infilak edebilir. Patlama hızı, endüstriyel patlayıcıların aksine nispeten düşüktür: yaklaşık 1.5-2.5 km / sn. Patlama hızının yayılması birçok faktöre bağlıdır: güherçilenin hangi granül formunda olduğu, ne kadar sıkıştırıldığı, güherçilenin mevcut nem içeriği nedir ve diğerleri.

Bu nedenle güherçile patlatma eylemi oluşturmaz - çevredeki malzemeleri ezmez. Ancak nitrat patlamasının yüksek patlayıcı etkisi oldukça somut sonuçlar üretir. Ve belirli bir patlamanın gücü, miktarına bağlıdır. Büyük patlayıcı kütlelerle, patlamanın yüksek patlayıcı etkisi her seviyede yıkıcılığa ulaşabilir.

Beyrut'taki patlamanın ardından / © "Lenta.ru"

Patlamadan bahsetmişken, bir önemli noktaya daha dikkat çekiyoruz - nasıl başladığı. Gerçekten de, bir şok dalgasının patlayıcıdan geçmesi için, bir şekilde fırlatılması, bir şeyle yaratılması gerekir. Basitçe bir patlayıcıyı tutuşturmak, patlamayı başlatmak için gereken mekanik sıkıştırmayı sağlamaz.

Bu nedenle, bir kibritle ateşe verilen küçük TNT parçaları üzerinde, bir bardağa çay kaynatmak oldukça mümkündür - karakteristik bir tıslama ile yanarlar, bazen dumanlar, ancak sessizce ve patlamadan yanarlar. (Açıklama çay yapmak için bir tavsiye değildir! Parçaların büyük veya kirli olması yine de tehlikelidir.) Patlamayı tetiklemek için bir fünyeye ihtiyacınız vardır - patlayıcıların ana gövdesine yerleştirilmiş özel bir patlayıcı yükü olan küçük bir cihaz. Ana yüke sıkıca yerleştirilmiş bir fünyenin patlaması, içinde bir şok dalgası ve patlama başlatır.

Patlamaya ne sebep olmuş olabilir

Patlama kendiliğinden olabilir mi? Belki: sıradan yanma, hızlandırıldığında, bu yanmanın yoğunluğunun artmasıyla patlamaya dönüşebilir. Bir oksijen karışımını hidrojenle - patlayıcı bir gaz - tutuşturursanız, sessizce yanmaya başlar, ancak alev cephesi hızlandıkça yanma patlamaya dönüşür.

Mühimmatta hacimsel patlama için kullanılan her türlü süspansiyon ve aerosol gibi çok fazlı gaz sistemlerinin yanması hızla patlamaya dönüşür. Motordaki basınç, tasarım dışı bir şekilde hızla yükselmeye başlarsa, itici gazın yanması da patlamaya dönüşebilir. Basınçta bir artış, yanmanın hızlanması - bunlar normal yanmadan patlamaya geçişin ön koşullarıdır.

Ayrıca, yanma katalizörleri çeşitli katkı maddeleri, kirleticiler, safsızlıklar olabilir - daha doğrusu, patlamaya yerel geçişe katkıda bulunacak olan bunlar veya bileşenleri. Patlayıcı gövdenin oksitlenmiş kısmına bitişikse, oksitlenmiş, paslı mühimmatın patlama olasılığı daha yüksektir. Patlamanın başlamasında atlayacağımız birçok nüans ve nokta var, o yüzden soruya dönelim: Güherçile depoda nasıl patlayabilir?

Ve burada, pirotekniklerin bir fünye rolünü mükemmel bir şekilde oynayabileceği açıktır. Hayır, sadece tıslayan bir barut raketi güherçilenin kıvılcımlardan oluşan duman gücüyle patlamasına neden olmadı. Ancak video, güherçile patlamasından önce yangının dumanında parıldayan çok sayıda büyük salgınları yakalıyor. Bunlar, havai fişeklerin piroteknik bileşenlerinin küçük patlamalarıdır. Açık bir patlama başlangıcı olarak hizmet ettiler. Hayır, endüstriyel fünyeler değildiler.

Ancak yangın koşullarında, güherçilenin geniş yüzeylerinin bir alevle ısıtılması ve meydana gelen binlerce piroteknik operasyonun kütlesinde, bu piroteknik roketler muhtemelen sıcak güherçilede daha fazla patlama ile güherçilenin ısıtılmış yüzeyine sokulmuştur. Bir noktada, böyle bir etki altında patlaması meydana geldi ve tüm depolanmış güherçileye yayıldı.

Ayrıntılı bilgi ve patlama sahasının incelenmesi olmadan daha fazla olayı ayrıntılı olarak analiz etmek zordur. 2750 tonun tamamının ne kadar patlatıldığı bilinmiyor. Patlama her zaman kağıda yazıldığı gibi gerçekleşen mutlak bir başlangıç değildir. Bir araya yığılmış TNT briketlerinin hepsini patlatmadığı görülür: patlamayı aralarında aktarmak için güvenilir önlemler alınmazsa, bazıları basitçe yanlara dağılır.

Büyük kaya patlamalarından sonra, patlayıcılarla dolu yüzlerce ve binlerce kuyu havaya uçurulduğunda (bir ay boyunca patlayıcılarla donatılabilirler), bir toz bulutu çöktükten sonra, patlama bölgesine her zaman önce sadece uzmanlar girer ve neyin patladığını kontrol eder. ve ne patlamadı. Ayrıca patlamamış patlayıcıları da toplarlar. Beyrut limanındaki bir depodaki güherçile de öyle: Nitrat kütlesinin tamamının patlamasının patlamasının tamlığını belirlemek zor, ancak oldukça büyük olduğu açık.

Beyrut'taki patlamanın özellikleri

Patlamanın resmi, nitratın patlamasına çok iyi uyuyor. Patlamadan sonra büyük bir kırmızımsı-kahverengi duman sütunu, patlamada nitratın ayrışması sırasında büyük miktarlarda salınan kırmızı nitrojen oksitleri olan bulutun tipik bir rengidir. Nitratın düşük patlama hızı nedeniyle, büyük bir ezme eylemi gerçekleşmedi.

Bu nedenle, patlama yerinde büyük bir krater oluşmadı: iskelelerin malzemeleri ve depoların beton zemin kaplaması detaylandırılmadı, bu nedenle atılmadı. Bu nedenle, patlama alanından uçan parçalarla şehrin bombardımanı olmadı ve patlamanın oluşturduğu uçan parçaların ve parçaların yüksek sultanı patlama yerinin üzerine çıkmadı.

Amonyum nitratın ayrışması sırasında nitrojen oksit emisyonlarıyla renklendirilmiş bir duman sütunu / © dnpr.com.ua.

Aynı zamanda, gaz halindeki yanma ürünlerinin bol miktarda salınması - su buharı, azot oksitler - patlamanın resmine hacimsel bir patlamanın özelliklerini verdi. Yeterince güçlü ve hızlı sisli bir duvar kadar görülebilen, hızla geçen bir şok dalgasına ek olarak, çekim, hızla yaklaşan, genişleyen, tozla karışmış ve dünyanın yüzeyinden dalgalanan patlama gazlarından oluşan yaklaşan bir duvarı gösteriyor. Bu, düşük patlama hızına sahip büyük hacimli patlamalar için tipiktir.

Yüksek olasılıkla binalara verilen hasarın doğası, yalnızca şok dalgasının kendisinden değil, aynı zamanda patlama alanından yayılan genişleyen gaz-hava akımına daha uzun süre maruz kaldıklarını - güçlü, ancak kısa süreli - etkilendiğini gösterecektir.

Beyrut'a nitrat patlamaları

Nitrik asit tuzlarına dayalı gübre patlamaları daha önce de meydana geldi, bunlar iyi biliniyor, tarihte bu tür birçok vaka var. Böylece, 1 Eylül 2001'de Toulouse'da Grande Paroisse şirketinin gübre fabrikasında 300 ton amonyum nitratın patlatıldığı bir hangar patladı. Yaklaşık 30 kişi öldü, binlerce kişi yaralandı. Toulouse'da birçok bina hasar gördü.

Daha önce, 16 Nisan 1947'de ABD'nin Texas City limanında "Grancan" gemisinde 2.100 ton amonyum nitrat patlaması oldu. Gemide bir yangından önce geldi - benzer bir durum ve olaylar dizisi. Patlama, yakındaki gemilerde ve petrol depolama tesislerinde yangınlara ve patlamalara neden oldu. Yaklaşık 600 kişi öldü, yüzlerce kişi kayıp, beş binden fazla kişi yaralandı.

21 Eylül 1921'de Bavyera'daki Oppau kasabası yakınlarındaki BASF kimya tesisinde 12 bin ton amonyum sülfat ve amonyum nitrat karışımı patladı. Böyle bir gücün patlaması devasa bir krater oluşturdu, en yakın iki köy yeryüzünden silindi ve Oppau şehri yok edildi.

2004'te Kuzey Kore'nin Ryongcheon şehrinde büyük yıkıma ve çok sayıda kurbana neden olan feci amonyum nitrat patlamaları meydana geldi; 2013 yılında ABD'nin Teksas eyaletinin West şehrinde; 2015 yılında Çin'in liman kenti Tianjin'de. Ve liste uzayıp gidiyor.

Ne yazık ki, amonyum nitrat, bir kişiye getirdiği tüm büyük avantajlarla birlikte, kullanımda bir dizi güvenlik gereksinimine uyulmasını gerektiren tehlikeli bir nesne olmaya devam etmektedir. Ve dikkatsizlik veya ihmal, önlenmesi hem nitratı işleme kurallarının sertleştirilmesini hem de bunların gözetilmesi ve uygulanması için sorumluluğun artırılmasını gerektiren yeni trajedilere neden olabilir.