«Химические технологии энергонасыщенных материалов и изделий» (стр. 2 из 31)
Потребовались трагические события на Чернобыльской АЭС, магистральном трубопроводе сжиженного нефтяного газа под Уфой, в хранилище жидкого аммиака в Ионаве (Литва), на нефтеперера-батывающей установке Ярославля, чтобы общество начало осознавать необходимость переоценки уровня существующей технической безо-пасности применяемых технологий, оборудования, систем управления и защиты от промышленных аварий и катастроф.
Наибольшую опасность при авариях представляют взрывчатые вещества. Для убедительности можно привести ряд исторических примеров значительного воздействия взрывчатых веществ, происшедших вследствие сознательных действий человека или аварийных ситуаций [1]. Один из самых колоссальных взрывов произошел 10 октября 1885 г. у входа в Нью-Йоркскую гавань. Под действием трех раздельных ударов, напоминающих толчки при землетрясении, в обширной зоне вокруг места взрыва произошло сотрясение почвы; на площади 400´250 м на высоту 60 м поднялся столб морской воды, выбрасывавший в воздух пену, ярко окрашенную газообразными продуктами взрыва. Этот гигантский гейзер возник в результате взрыва огромной подводной скалы, так называемый Флуд Рок (рифа Hell Gate - Адских ворот); большая часть этой скалы располагалась ниже уровня воды. Эта скала представляла собой гнейсовую массу, пронизанную кварцевыми жилами. Силою неслыханно большого заряда взрывчатого вещества она была снесена, и таким образом было устранено препятствие, затруднявшее судоходство.
Сначала в скале были проложены две шахты глубиною 20 м, которые выходили на поверхность воды, а затем вся скалистая масса была пройдена сетью штолен общей длиной 6600 м и шириною 3,5 м, при этом было вынуто около 60000 м3 породы (рисунок 1.1). Самая большая галерея была длиною 360 м; толщина сводов, подлежавших взрыву, колебалась от 3 до 6 м. Как в сводах, так и в стенках штолен было заложено в общей сложности 13280 буровых скважин глубиною 2,7 м и диаметром 12 см, заряженных патронами рекарока, герметично запаянными в медные гильзы, в которые предварительно вкладывался патрон динамита с электрозапалом, соединенным с общей сетью воспламенения. Количество израсходованных взрывчатых веществ составило 109000 кг рекарока и 19050 кг гурдинамита. Воспламенение было произведено после частичного затопления штолен водою. Хотя все заряды взорвались одновременно, получились три отдельных сотрясения соответственно трем различным средам (вода, воздух и земля), в которых удар взрыва распространяется с разной скоростью. Взорванная площадь скалы составляла 180000 м2, а расходы исчислялись цифрою
5¼ млн. франков.
 |
| Рисунок 1.1 - Подготовка к взрыванию рифа Флуд-Рок в Нью-Йоркской гавани |
Более красноречивым доказательством передачи взрыва на расстояние была ужасная катастрофа в гавани Галифакс. Утром 7 декабря 1917 года около 9 часов французский транспорт «Монблан» с грузом боевых припасов столкнулся при входе в бухту с направляющимся навстречу ему бельгийским продовольственным транспортом «Има». «Монблан», имевший водоизмещение 3121 тонн и шедший с полным грузом, получил удар в носовую часть; запасы бензина, расположенные в переднем трюме, разлились по судну и воспламенились. В то время как команда всеми средствами пыталась побороть огонь, транспорт приблизился к набережной. Между тем горящий бензин попал в топки. Команда потеряла надежду справиться с бедствием и, будучи уверена в том, что всякая дальнейшая борьба бесполезна, оставила горящее судно. Через 17 минут после столкновения последовал взрыв, напоминающий извержение вулкана; часть города Ричмонд (штат Виржиния на юго-востоке США), расположенная амфитеатром на берегу моря, была сровнена с землей; взрывом было на месте убито 5000 и ранено 10000 человек. Убытки исчислялись сотнями млн. франков.
Действие взрыва на расстоянии было исключительное. В 7 км от бухты телеграфист был убит ударом о стену. В 10 км севернее города была разрушена колония индейцев, и многие из них были погребены под развалинами. Даже на расстоянии 100 км были выбиты оконные стекла.
21 сентября 1921 г. в Оппау подрывы, производившиеся в складе искусственного удобрения (смесь нитрата и сульфата аммония), вызвали величайший взрыв, подобный извержению вулкана. На том месте, где хранилось 4500 тонн соли, зиял кратер длиною 165 м, шириною
96 м и глубиною 18,5 м. При этом было убито 509 человек и 1917 жителей окружающей местности пострадали.
Возникшие взрывные волны достигли самых высоких слоев воздуха, и оттуда, как бы с неба, распространились на далекие расстояния. В 360 км от места взрыва, в горной долине Энгодина, исполинский взрыв был воспринят как звуковая волна.
6 июня 1989 г. газета «Правда» сообщила о трагедии вблизи железнодорожной станции г. Арзамаса. Утром 4 июня взлетели на воздух три крытых вагона с промышленными ВВ, предназначенными для геологов, горняков, строителей. Общая масса ВВ составляла 120 тонн.
В результате взрыва были разрушены большой жилой массив, станционные постройки; погибло большое число людей. Очевидцы наблюдали, что вначале возник высокий столб пламени, затем прошел гул, и в небо начал подниматься серый «гриб». Из первых сообщений стало известно, что погибли 68 человек, полностью разрушено 150 жилых домов. О силе взрыва можно судить также из сообщений очевидцев, наблюдавших, как за километр от места взрыва летели куски рельсов, в кирпичном здании на расстоянии 0,5 км от железной дороги наблюдались пробоины в полуразрушенных стенах. На железнодорожном пути на месте взрыва образовалась воронка «вполовину футбольного поля» и глубиной около 30 м. За взрывом последовал пожар от воспламенения природного газа, выходящего из разрушенного магистрального подземного трубопровода, который пересекал железнодорожный путь. В сообщениях газет упоминалось о материальном ущербе, исчисляемом в 400 млн. руб.
Данные примеры показывают колоссальную мощность источников энергии ВВ, которые могут кроме полезного действия принести сокрушительные разрушения с негативными последствиями.
В химической индустрии мира в среднем каждые 2 месяца происходит одна катастрофа. За период с начала 1984 г. до конца первого полугодия 1985 г. зарегистрировано 90 крупных аварий, при которых погибло около 5 тысяч человек. Более половины промышленных катастроф в период 1900-1990 гг. приходится на 1970-1990 гг., причем треть из них – на 80-е годы; одновременно возрос их разрушительный эффект.
На химико-технологических объектах нашей страны за 1980-2000 гг. произошло примерно 180 крупных промышленных взрывов с тяжелыми последствиями. Отмечается неуклонное увеличение их числа за последние годы [2]. При этом локальные взрывы и пожары, ежегодное число которых исчисляется тысячами, при неблагоприятном стечении обстоятельств могут вызвать цепное развитие аварий до катастрофических масштабов.
1.2 Область применения взрывчатых веществ
На протяжении многих веков ВВ состоят на службе у человека.
И сегодня существуют области человеческой деятельности, где без взрывчатых веществ обойтись невозможно. Это использование их в военном деле и в промышленных целях.
Взрывчатыми веществами снаряжаются боеприпасы различных типов: ракеты, снаряды, мины, торпеды, авиационные бомбы и др. ВВ являются основным средством, обеспечивающим поражение живой силы, боевой техники и разрушение объектов различного назначения.
Для доставки боеприпасов до цели широко используются метательные ВВ – пороха. Пороховой заряд сообщает боеприпасу скорость, необходимую для его переброски на дальние расстояния или поражения быстродвижущихся целей.
Появление новых видов современного оружия не только не снизило значения ВВ и порохов, а, наоборот, расширило область их применения. Они используются в противотанковых и зенитных управляемых ракетах, ракетах оперативно-тактического назначения, авиационных и глубинных бомбах. Для осуществления взлета современных истребителей применяются пороховые стартовые ускорители.
Даже в ядерном и термоядерном оружии не обходятся без взрывчатых веществ. Чтобы произошел ядерный взрыв, необходимо быстрое соединение нескольких частей ядерного заряда (делящегося вещества), масса которых в отдельности меньше, а в сумме больше критической. Быстрое соединение субкритических масс ядерного заряда достигается взрывом обычного ВВ.
ВВ находят применение и в народном хозяйстве [3]. С помощью ВВ выполняются разнообразные работы. Энергия взрыва принята на вооружение человека как одно из многих средств ускорения и значительного снижения трудоемкости горных и земляных работ. С помощью взрыва почти мгновенно можно получить необходимую глубину для прокладки дороги в горах или котлован для устройства сооружения. ВВ с успехом используются при строительстве плотин, каналов, для углубления и расширения рек и водоемов. При добыче полезных ископаемых взрыв очень часто является единственным средством.
Подземный взрыв может быть источником звуковых или сейсмических волн. Направление движения и скорость этих волн зависят от свойств горных пород. Произведя небольшой подземный взрыв и регистрируя на некотором расстоянии от места взрыва с помощью измерительных приборов время прибытия сейсмических волн, можно получить данные о расположении невидимых отражающих поверхностей, рассчитать их глубину, угол наклона и изучить структуру пород. Взрывом осуществляют резку и сварку металлов. Взрыв является средством научного исследования. При взрыве имеют место очень высокие температуры, скорости и давления. Это позволяет изучить явления, возникающие при сильном воздействии на вещество, и способствует раскрытию новых свойств материи.