Какими эффектами характеризуются взрывы. Что такое взрыв? Понятие и классификация взрывов. Экологическая безопасность человека, биосферы и промышленных объектов в условиях техногенных чрезвычайных ситуаций и аварий

Общие сведения о взрыве

Взрыв - это быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого образуется и распространяется ударная волна, оказывающая ударное механическое воздействие на окружающие предметы.

ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВЗРЫВА:

Большая скорость химического превращения взрывчатых веществ;
большое количество газообразных продуктов взрыва;
сильный звуковой эффект (грохот, громкий звук, шум, сильный хлопок);
мощное дробящее действие.

В зависимости от среды, в которой происходят взрывы, они бывают подземными, наземными, воздушными, подводными и надводными .

Масштабы последствий взрывов зависят от их мощности и среды, в которой они происходят. Радиусы зон поражения при взрывах могут доходить до нескольких километров.

Различают три зоны действия взрыва .

3она I - зона действия детонационной волны. Для нее характерно интенсивное дробящее действие, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва.

Зона II - зона действия продуктов взрыва. В ней происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, не производят больше разрушительного действия.

Зона III - зона действия воздушной ударной волны - включает в себя три подзоны: III а - сильных разрушений, III б - средних разрушений, III в - слабых разрушений. На внешней границе зоны 111 ударная волна вырождается в звуковую, слышимую еще на значительных расстояниях.

ДЕЙСТВИЕ ВЗРЫВА НА ЗДАНИЯ, СООРУЖЕНИЯ, ОБОРУДОВАНИЕ .

Наибольшим разрушениям продуктами взрыва и ударной волной подвергаются здания и сооружения больших размеров с легкими несущими конструкциями, значительно возвышающиеся над поверхностью земли. Подземные и заглубленные в грунт сооружения с жесткими конструкциями обладают значительной сопротивляемостью разрушению.

Разрушения подразделяют на полные, сильные, средние и слабые .

Полные разрушения . В зданиях и сооружениях обрушены перекрытия и разрушены все основные несущие конструкции. Восстановление невозможно. Оборудование, средства механизации и другая техника восстановлению не подлежат. В коммунальных и энергетических сетях имеются разрывы кабелей, разрушения участков трубопроводов, опор воздушных линий электропередачи и т. п.

Сильные разрушения . В зданиях и сооружениях имеются значительные деформации несущих конструкций, разрушена большая часть перекрытий и стен. Восстановление возможно, но нецелесообразно, так как практически сводится к новому строительству с использованием некоторых сохранившихся конструкций. Оборудование и механизмы большей частью разрушены и деформированы.

В коммунальных и энергетических сетях имеются разрывы и деформации на отдельных участках подземных сетей, деформации воздушных линий электропередачи и связи, разрывы технологических трубопроводов.

Средние разрушения . В зданиях и сооружениях разрушены главным образом не несущие, а второстепенные конструкции (легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери). Возможны трещины в наружных стенах и вывалы в отдельных местах. Перекрытия и подвалы не разрушены, часть сооружений пригодна к эксплуатации. В коммунальных и энергетических сетях значительны разрушения и деформации элементов, которые можно устранить капитальным ремонтом.

Слабые разрушения . В зданиях и сооружениях разрушена часть внутренних перегородок, окна и двери. Оборудование имеет значительные деформации. В коммунальных и энергетических сетях имеются незначительные разрушения и поломки конструктивных элементов.

Общие сведения о пожаре

ПОЖАР И ЕГО ВОЗНИКНОВЕНИЕ .

Пожаром называют неконтролируемое горение, причиняющее материальный ущерб, вред жизни и здоровью граждан, интересам общества и государства.

Сущность горения была открыта в 1756 г. великим русским ученым М. В. Ломоносовым. Своими опытами он доказал, что горение - это химическая реакция соединения горючего вещества с кислородом воздуха. Поэтому, чтобы протекал процесс горения, необходимы следующие условия :

Наличие горючего вещества (кроме горючих веществ, применяемых в производственных процессах, и горючих материалов, используемых в интерьере жилых и общественных зданий, значительное количество горючих веществ и горючих материалов содержится в конструкциях зданий);
наличие окислителя (обычно окислителем при горении веществ бывает кислород воздуха; кроме него окислителями могут быть химические соединения, содержащие кислород в составе молекул: селитры, перхлораты, азотная кислота, окислы азота и химические элементы: фтор, бром, хлор);
наличие источника воспламенения (открытый огонь свечи, спички, зажигалки, костра или искры).

Отсюда следует, что пожар можно прекратить, если из зоны горения исключить одно из первых двух условий.

Возможность возникновения пожаров в зданиях и сооружениях и в особенности распространения огня в них зависит от того, из каких деталей, конструкций и материалов они выполнены, каковы их размеры и планировка. Как видно из схемы 2, по группам возгораемости вещества и материалы делятся:

На негорючие вещества, неспособные гореть;
на трудногорючие вещества, способные гореть под воздействием источника зажигания, но неспособные самостоятельно гореть после его удаления;
на горючие вещества, способные гореть после удаления источника зажигания:
а) трудновоспламеняющиеся, способные воспламеняться только под воздействием мощного источника зажигания;
б) легковоспламеняющиеся, способные воспламеняться от кратковременного воздействия источников зажигания с низкой энергией (пламени, искры).

Воздушная ударная волна взрыва вызывает разрушения или повреждения железнодорожного пути, подвижного состава, зданий, элементов связи, СЦБ, железнодорожного водоснабжения и других элементов инженерно-технического комплекса (ИТК)* железнодорожного транспорта.

Качественное состояние разрушенных элементов ИТК в зонах чрезвычайных ситуаций оценивается соответствующей степенью разрушения: полной, сильной, средней и слабой.

Полные разрушения характеризуются разрушением или обрушением всех или большей части несущих конструкций, капитальных стен, сильной деформацией или обрушением межэтажных и потолочных перекрытий, пролетных строений мостов. При этом обломки зданий и сооружений создают сплошные завалы. Основные элементы железнодорожного пути полностью выходят из строя. Подвижной состав, путевые машины, станционное оборудование и аппаратура не подлежат восстановлению.

Использование элементов машин, подвижного состава и разрушенных частей сооружений невозможно.

Сильные разрушения характеризуются разрушением части капитальных и большинства остальных стен зданий, деформацией пролетных строений мостов, большинства опор контактной сети и ЛЭП. Восстановление железнодорожного пути и сооружений возможно, но нецелесообразно, так как практически сводится к новому строительству с использованием некоторых сохранившихся элементов и конструкций. Технические и транспортные средства ремонту не подлежат, отдельные их детали в дальнейшем могут быть использованы при ремонте.

Средние разрушения характеризуются разрушением второстепенных элементов (внутренних перегородок, окон, крыш), появлением трещин в стенах, обрушением чердачных перекрытий и отдельных участков верхних этажей. Вокруг зданий завалов не образуется, но отдельные обломки конструкций могут быть отброшены на значительные расстояния. Железнодорожный путь получает деформацию. Деформируются отдельные элементы пролетных строений мостов, отдельные опоры ЛЭП, контактной сети и линии связи. Возможно восстановление зданий, железнодорожного пути, сооружений, подвижного состава, транспортных и других технических средств с использованием капитального и среднего ремонта.

Слабые разрушения зданий характеризуются разрушением наименее прочных конструкций: оконных и дверных заполнений, легких перегородок, кровли. Оборудование получает незначительные деформации второстепенных элементов. Восстановление железнодорожного пути, сооружений, подвижного состава и техники требует текущего ремонта.

В связи с тем, что при полном и сильном разрушениях здания, сооружения и технические средства не восстанавливаются, в справочных данных и расчетах часто используют только три степени разрушений -сильную, среднюю и слабую.

При воздействии одних и тех же параметров ударной волны взрыва на различные элементы ИТК степень их разрушения будет неодинакова в связи с различной их физической устойчивостью.

Под физической устойчивостью следует понимать способность сооружения противостоять воздействию внешних нагрузок в чрезвычайной ситуации. Эта способность является свойством сооружения, которое зависит от его размеров, конструктивных и других параметров и не зависит от каких-либо внешних факторов. К таким параметрам, например, относятся: жесткость конструкции, наличие фундамента, закрепление элементов и другие прочностные свойства; материал; масса и положение центра тяжести; размеры элементов и их конфигурация; площадь опоры; расстояние между опорными частями и др.

Например, при одних и тех же внешних нагрузках наибольшим разрушениям подвергаются многоэтажные жилые здания без каркаса с несущими стенами из кирпича, панелей и блоков. Наибольшие нагрузки выдерживают массивные промышленные здания с металлическим каркасом и внутренним крановым оборудованием большой грузоподъемности, для которых устраиваются несущие колонны, что делает конструкцию здания более жесткой и прочной.

Высокие внешние нагрузки выдерживает верхнее строение железнодорожного пути, имеющее жесткую конструкцию (соединение балластного слоя, шпал и рельсов), незначительное возвышение над поверхностью земли и малый коэффициент аэродинамического сопротивления.

Среди различных видов железнодорожного подвижного состава наибольшей устойчивостью к воздействию внешних нагрузок при взрывах обладают четырехосные незагруженные платформы (малые размеры при значительной массе), груженые цистерны (малый коэффициент аэродинамического сопротивления) и локомотивы. Наименее устойчивыми являются пассажирские вагоны и крытые порожние грузовые вагоны (значительные размеры и относительно малая масса).

Сравнительная оценка устойчивости (по степеням разрушения) элементов ИТК при взрывах производится с помощью единого количественного показателя - величины избыточного давления во фронте ударной волны

Если определяющим фактором при разрушении сооружения является не избыточное давление во фронте воздушной ударной волны ΔР ф, а давление скоростного напора воздуха ΔР ск (при отсутствии опытных данных о степени разрушений сооружений при соответствующих значениях ΔР ф ), то устойчивость сооружения рассчитывается на действие давления скоростного напора ΔР ск . Расчетные значения ΔР ск пересчитываются по формуле (3.1) или графику (рис. 3.3) в ΔР ф , что позволяет сравнивать устойчивость сооружений и определять степень их разрушений с использованием единого показателя ΔР ф , (Расчеты устойчивости сооружений представлены в главе 8.)

Характер зависимости степени разрушения сооружения от величины избыточного давления во фронте ударной волны ΔР ф может быть пред-ставлен в виде графика (рис. 3.7).

Для оценки сопротивляемости сооружений и устройств действию ударной волны необходимо знать их предел устойчивости - предельное значение избыточного давления во фронте воздушной ударной волны, при превышении которого функционирование сооружений и устройств невозможно.

Рис. 3.7. Характер зависимости степени разрушения от величины избыточного давления во фронте ударной волны:

I - зона слабых разрушений; II - зона средних разрушений; III - зона сильных разрушений; IV - зона полных разрушений; - предел устойчивости сооружения;

Радиус функционирования - удаление от центра взрыва, на котором численно равно пределу устойчивости

За предел устойчивости элемента ИТК принимается нижняя граница средних разрушений (на определенном расстоянии от центра взрыва ) (рис. 3.7).

Смысл указанного положения состоит в том, что, попадая в зону I - слабых разрушений (рис. 3.7), сооружению требуется текущий ремонт, но его временное использование возможно с определенными ограничениями.

При превышении предела устойчивости сооружения (попадании его в зону II) дальнейшее использование сооружения становится невозможным без проведения среднего ремонта.

Таким образом, предел устойчивости и степень разрушения элементов ИТК количественно характеризуются граничными значениями ΔР ф, Для основных сооружений и устройств железнодорожного транспорта эти значения приведены в табл. 3.3.

Указанные в табл. 3.3 интервалы с минимальными и максимальными значениями избыточного давления, характеризующие определенную степень разрушения, учитывают возможные различия в конструкции сооружений и положении сооружений по отношению к направлению распространения фронта ударной волны.

Для железнодорожного пути и подвижного состава данные табл. 3.3 приведены для случая, когда фронт ударной волны распространяется перпендикулярно к оси пути и боковой стороне подвижного состава (наихудший вариант). При распространении ударной волны вдоль оси железнодорожного пути подвижной состав выдерживает избыточное давление (давление скоростного напора) в 1,5-2 раза больше табличных значений, а железнодорожный путь получает сильные и полные разрушения в основном в пределах радиуса воронки.

В табл. 3.3 значения величины давления во фронте ударной волны, вызывающие определенную степень разрушения, приведены для ядерного взрыва. Считается, что одинаковая степень разрушения ударной волной от ядерного взрыва и взрыва ВМ, ГВС или УВГ имеет место, если давление во фронте ударной волны взрыва этих взрывоопасных веществ примерно в 1,5 раза выше давления во фронте ударной волны ядерного взрыва. (Для ВМ, ГВС и УВГ табличные данные увеличиваются в 1,5 раза).

В отличие от городов и объектов экономики, содержащих, как правило, однотипные элементы - здания, на объектах железнодорожного (транспорта размещаются многообразные виды сооружений и устройств,

обеспечивающие движение поездов и имеющие неодинаковую устойчивость. По этой причине на объектах железнодорожного транспорта в зоне аварийных взрывов невозможно выделить общие зоны полных, сильных, средних и слабых разрушений. Для каждого вида сооружений эти зоны будут иметь свои размеры.

17. Как называется чрезвычайная ситуация, связанная с выходом изстроя гидротехнического сооружения или его части и неуправляемымперемещением больших масс воды, несущих разрушения и затопленияобширных территорий.а) Гидродинамическая авария;б) Гидродинамическая катастрофа;в) Гидродинамическая чрезвычайная ситуация.18. Какой сигнал используют для оповещения населения очрезвычайных ситуациях техногенного характера?а) «Внимание авария!»б) «Внимание всем!»в) «Внимание чрезвычайная ситуация!»19. Какой может быть эвакуация по времени начала проведения?а) Локальной, региональной, федеральной;б) Временной, среднесрочной, продолжительной;в) Упреждающей, экстренной.20. Как называются сооружения гражданской обороны, которыепредназначены для обеспечения надежной защиты укрываемых в нихлюдей от воздействия всех поражающих факторов ядерного взрыва,отравляющих веществ и бактериальных средств, высоких температур,от отравления продуктами горения и аварийно химически опаснымивеществами?а) Убежища;б) Противорадиационные укрытия;в) Щели.21. Что такое здоровье?а) Это состояние полного физического, духовного и социальногоблагополучия, а не только отсутствие болезнейб) Это состояние полного социального, духовного и физическогоблагополучия, а не только отсутствие болезней и физических дефектов.в) Это состояние полного благополучия, а не только отсутствие болезней ифизических дефектов.22. Как называется способность человека адаптироваться в природной,техногенной и социальной средах обитания?а) Физическое здоровье;б) Духовное здоровье;в) Социальное здоровье.23. Как называется составляющая здоровья человека и общества,характеризующая способностью создать и реализовать необходимыеусловия для рождения ребенка и воспитания здорового поколения?а) Репродуктивное здоровье;б) Социальное здоровье;в) Здоровье человека и общества.24. Какие факторы необходимы для того, чтобы сформировать системуздорового образа жизни человека?а) Соблюдение режима дня, рациональное питание, курение,неблагополучная экологическая обстановка в местах проживания;б) Занятия физической культурой, закаливание, хорошие взаимоотношения сокружающими людьми;в) Рациональное питание, неблагополучная экологическая обстановка вместах проживания.25. Что по определению Всемирной организации здравоохраненияявляется главным индикатором состояния здоровья населения?а) Здоровый образ жизни;б) Продолжительность жизни;в) Наследственность.26. Что такое наркотическая зависимость?а) Заболевание, которое возникает в результате употребления наркотическихсредств;б) Одна из разновидностей наркомании;в) Непреодолимая потребность человека в приеме наркотика.

В зависимости от содержания кислорода пламя классифицируют как окислительное,восстановительное и науглероживающие. 1) чем орудия труда человека отличаются от орудий, которыми пользуются обезьяны? 2) какие особенности строения тела давали человеку возможность играть

Взрывы, наиболее часто встречающиеся на практике, можно разделить на две основные группы: физические и химические (см. рис. 7.2).

К физическим взрывам относят процессы, приводящие к взрыву и не сопровождающиеся химическим превращением вещества.

К химическим взрывам относят процессы, химического превращения вещества, проявляющиеся горением и характеризующиеся выделением тепловой энергии за короткий промежуток времени и в таком объеме, что образуются волны давления, распространяющиеся от источника взрыва.

Причиной случайных взрывов чаще всего являются процессы горения. Взрывы такого рода чаще всего происходят при хранении, транспортировке и изготовлении ВВ. Они имеют место при обращении с ВВ и взрывоопасными веществами в химической и нефтехимической промышленности; при утечках природного газа в жилых домах; при изготовлении, транспортировке и хранении легколетучих или сжиженных горючих веществ; при промывке резервуаров для хранения жидкого топлива; при изготовлении, хранении и использовании горючих пылевых систем и некоторых самовозгорающихся твердых и жидких веществ.

Рис. 7.2. Классификация взрывов, наиболее часто встречающихся на практике

При физическом взрыве высвобождающаяся энергия является внутренней энергией сжатого или сжиженного газа (более строго, сжиженного пара). Сила таких взрывов зависитот внутреннего давления, а разрушения могут быть вызваны ударной волной от расширяющегося газа или осколками разорвавшегося резервуара. В ряде аварий отмечались физические взрывы, возникающие от полного разрушения автоцистерн. В зависимости от обстоятельств части такого резервуара разлетались на сотни метров.

То же может случиться (в меньших масштабах) с переносными баллонами для газа, если такой баллон упадет и сорвется вентиль, понижающий давление. Известны многочисленные случаи таких чисто физических взрывов сосудов со сжиженными газами под давлением, не превышающим 4 МПа.

К физическим взрывам следует отнести и явление так называемой физической (или термической) детонации, которая возникает при смешении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой (например, при выливании расплавленного железа в воду). В образовавшейся парожидкостной смеси испарение может протекать взрывным образом вследствие развивающихся процессов тонкой фрагментации капель расплава, быстрого отвода от них и перегрева холодной жидкости. Физическая детонация сопровождается образованием ударной волны с избыточным давлением в жидкой фазе, достигающим в некоторых случаях сотен мегапаскалей. Указанное явление может стать причиной крупных аварий в ядерных реакторах и на промышленных предприятиях металлургической, химической и бумажной промышленности.

Источники энергии сжатых газов (паров) в замкнутых объемах аппаратуры могут быть как внешними, так и внутренними. Внешние – это электрическая энергия, используемая для сжатия газов и нагнетания жидкостей; теплоносители, в том числе электрические, обеспечивающие нагрев жидкостей и газов в замкнутых объемах аппаратуры. К внутренним источникам относится энергия экзотермических физико-химических и тепломассообменных процессов в замкнутом объеме аппаратуры, приводящая к интенсивному испарению жидких сред или газообразованию, росту температуры и давления без внутренних взрывных явлений.

Химические взрывы делят на объемные (см. рис. 7.3) и взрывы конденсированных ВВ. Источником химического взрываявляются быстро протекающие самоускоряющиеся экзотермические реакции взаимодействия горючих веществ с окислителями или термического разложения нестабильных соединений. При некоторых обстоятельствах возможны неконтролируемые реакции, сопровождающиеся возрастанием давления в реакционном сосуде, который может полностью разрушиться, если нет предохранительного клапана. При этом могут образоваться ударная волна и осколочное поле.

Рис. 7.3. Классификация объемных взрывов

Энергоносители химических взрывов могут быть твердыми, жидкими, газообразными веществами, а также аэровзвесями горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде (часто в воздухе). Взрывы газовых смесей и аэровзвесей горючих веществ иногда называют объемными взрывами. Твердые и жидкие энергоносители относятся в большинстве случаев к классу конденсированных ВВ. В состав этих веществ или их смесей входят восстановители и окислители или другие химически нест абильные соединения. При инициировании взрыва в этих веществах с огромной скоростью протекают экзотермические окислительно-восстановительные реакции или реакции термического разложения с выделением тепловой энергии(при взрывах конденсированного ВВ атомы углерода и водорода в молекулах вещества замещается атомами азота).

Газообразные энергоносители представляют собой гомогенные смеси горючих газов (паров) с газообразными окислителями, такими как воздух, кислород, хлор и др., либо нестабильные газообразные соединения, такие как ацетилен, этилен (склонные к термическому разложению в отсутствии окислителей). Источником взрывов газовых смесей являются экзотермические реакции окисления горючего вещества или реакции разложения нестабильных соединений.

Двухфазные взрывоопасные аэровзвеси состоят измелкодисперсных горючих жидкостей («туманов») или твердых веществ (пыли) в окислительной среде, в основном, в воздухе. Источником энергии их взрывов также является тепло сгорания этих веществ.

Технологическая система взрывоопасна, если она обладает запасом потенциальной энергии, высвобождающейся с настолько большой скоростью, что она может генерировать воздушную ударную волну (ВУВ), способную вызвать крушения или поражения людей. Количество потенциальной энергии определяется соответствующими физико-химическими закономерностями энерговысвобождения.

Энергию взрыва парогазовых сред определяют по теплоте сгорания горючих веществ в смеси с воздухом (окислителем); конденсированных ВВ – по теплоте, выделяющейся при их детонации (реакции разложения); при физических взрывах систем со сжатыми газами и перегретыми жидкостями – по энергии адиабатического расширения парогазовых сред и перегрева жидкости.

Скорость высвобождения энергии в общем случае выражается удельной мощностью , т. е. количеством энергии, выделяемой в единицу времени на единицу объема. При химических взрывах скорость энерговыделения можно определить по скоростям распространения детонации или пламени в газовой среде. Скорость распространения детонации в твердом или жидком ВВ приблизительно соответствует скорости звука в веществе и находится в интервале 2 . 10 3 -9 . 10 3 м/с; при газовых физических и химических взрывах волны сжатия двигаются со скоростью, близкой к скорости звука в воздухе.

Химические взрывы, вызываемые экзотермическими реакциями разложения в конденсированных ВВ или неустойчивых соединениях в газовой фазе, сопровождаются образованием (увеличением) числа моль газов. Например, при взрыве 1 кг тринитротолуола (ТНТ), являющегося веществом с отрицательным кислородным балансом, образуется приблизительно 20 моль газов (паров) (0,6 – СО; 10,0 – СО 2 ; 0,8 – Н 2 О; 6,0 – N 2 ; 0,4 – NH 3 ; 4,7 –СН 3 ОН; 1,0 – HCN) и 15 моль углерода. Большинство других бризантных ВВ (за исключением нитроглицерина) также являются веществами с отрицательным кислородным балансом, т. е. числа атомов кислорода в их молекулах недостаточно для полного превращения имеющихся атомов углерода в СО 2 и водорода в Н 2 О.Способность вещества к взрывному процессу подчиняется законам термохимии, согласно которым, если в данной реакции сумма теплот образования продуктов меньше теплоты образования исходного соединения, то это вещество потенциально взрывоопасно. Например, если вещество А, разлагающееся по реакции А → B + C + D, взрывоопасно, то должно соблюдаться условие:

q(A) ≥ q(B) + q(C) + q(D),

где q – энтальпия (теплота) образования; qимеет положительные значения для соединений, образующихся с поглощением тепла (эндотермические процессы) и отрицательное для соединений образующихся с выделением тепла (экзотермические процессы).

Таким образом можно оценить лишь способность вещества к взрывному процессу, а энергию и мощность взрыва определяют по скорости реакции.

Источниками энергии взрывов могут быть окислительно-восстановительные химические реакции, в которых
воздух или кислород взаимодействуют с восстановителем.
Наряду с горючими газами восстановителями могут быть
мелкодисперсные горючие твердые вещества (пыли) или
диспергированные жидкости. Окислительно-восстановительные реакции в этих условиях могут протекать как в замкнутых, так и незамкнутых объемах с достаточно высокими скоростями, при которых генерируются ударные волны, способные вызвать ощутимые разрушения.

Взрыв -- это быстропротекающий процесс физических и химических превращений веществ, сопровождающийся освобождением значительного количества энергии в ограниченном объеме, в результате которого образуется и распространяется ударная волна, способная привести и приводящая к техногенной чрезвычайной ситуации.

Характерные особенности взрыва:

* большая скорость химического превращения;
* большое количество газообразных продуктов;
* сильный звуковой эффект (грохот, громкий звук, шум, сильный хлопок);
* мощное дробящее действие.

Взрывы классифицируют по происхождению выделившейся энергии на:

· Химические.
· Взрывы ёмкостей под давлением (газовые баллоны, паровые котлы):
· Взрыв расширяющихся паров вскипающей жидкости (BLEVE).
· Взрывы при сбросе давления в перегретых жидкостях.
· Взрывы при смешивании двух жидкостей, температура одной из которых намного превышает температуру кипения другой.
· Ядерные.
· Электрические (например при грозе).
· Взрывы сверхновых звёзд

В зависимости от среды, в которой происходят взрывов, они бывают подземными, наземными, воздушными, подводными и надводными.

Различают три зоны действия взрыва.

Зона I -- зона действия детонационной волны. Для нее характерно интенсивное дробящее действие, в результате которого конструкции разрушаются на отдельные фрагменты, разлетающиеся с большими скоростями от центра взрыва.

Зона II -- зона действия продуктов взрыва. В ней происходит полное разрушение зданий и сооружений под действием расширяющихся продуктов взрыва. На внешней границе этой зоны образующаяся ударная волна отрывается от продуктов взрыва и движется самостоятельно от центра взрыва. Исчерпав свою энергию, продукты взрыва, расширившись до плотности, соответствующей атмосферному давлению, не производят больше разрушительного действия.

Зона III -- зона действия воздушной ударной волны -- включает в себя три подзоны: III а -- сильных разрушений, III б -- средних разрушений, III в -- слабых разрушений. На внешней границе зоны III ударная волна вырождается в звуковую, слышимую еще на значительных расстояниях.

Действие взрыва на здания, сооружения, оборудование.

Разрушения подразделяют на полные, сильные, средние и слабые.

Полные разрушения. В зданиях и сооружениях обрушены перекрытия и разрушены все основные несущие конструкции. Восстановление невозможно. Оборудование, средства механизации и другая техника восстановлению не подлежат. В коммунальных и энергетических сетях имеются разрывы кабелей, разрушения участков трубопроводов, опор воздушных линий электропередач и т. п.

Сильные разрушения. В зданиях и сооружениях имеются значительные деформации несущих конструкций, разрушена большая часть перекрытий и стен. Восстановление возможно, но нецелесообразно, так как практически сводится к новому строительству с использованием некоторых сохранившихся конструкций. Оборудование и механизмы большей частью разрушены и деформированы. В коммунальных и энергетических сетях имеются разрывы и деформации на отдельных участках подземных сетей, деформации воздушных линий электропередачи и связи, разрывы технологических трубопроводов.

Средние разрушения. В зданиях и сооружениях разрушены главным образом не несущие, а второстепенные конструкции (легкие стены, перегородки, крыши, окна, двери). Возможны трещины в наружных стенах и вывалы в отдельных местах. Перекрытия и подвалы не разрушены, часть сооружений пригодна к эксплуатации. В коммунальных и энергетических сетях значительны разрушения и деформации элементов, которые можно устранить капитальным ремонтом.

Слабые разрушения. В зданиях и сооружениях разрушена часть внутренних перегородок, заполнения дверных и оконных проемов. Оборудование имеет значительные деформации. В коммунальных и энергетических сетях имеются незначительные разрушения и поломки конструктивных элементов.

По происхождению выделившейся энергии.

Химические взрывы.

Единого мнения о том, какие именно химические процессы следует считать взрывом, не существует. Это связано с тем, что высокоскоростные процессы могут протекать в виде детонации или дефлаграции (горения). Детонация отличается от горения тем, что химические реакции и процесс выделения энергии идут с образованием ударной волны в реагирующем веществе, и вовлечение новых порций взрывчатого вещества в химическую реакцию происходит на фронте ударной волны, а не путём теплопроводности и диффузии, как при горении. Как правило, скорость детонации выше скорости горения, однако это не является абсолютным правилом. Различие механизмов передачи энергии и вещества влияют на скорость протекания процессов и на результаты их действия на окружающую среду, однако на практике наблюдаются самые различные сочетания этих процессов и переходы детонации в горение и обратно. В связи с этим обычно к химическим взрывам относят различные быстропротекающие процессы без уточнения их характера.

Существует более жёсткий подход к определению химического взрыва как исключительно детонационному. Из этого условия с необходимостью следует, что при химическом взрыве, сопровождаемом окислительно-восстановительной реакцией (сгоранием), сгорающее вещество и окислитель должны быть перемешаны, иначе скорость реакции будет ограничена скоростью процесса доставки окислителя, а этот процесс, как правило, имеет диффузионный характер. Например, природный газ медленно горит в горелках домашних кухонных плит, поскольку кислород медленно попадает в область горения путём диффузии. Однако, если перемешать газ с воздухом, он взорвётся от небольшой искры -- объёмный взрыв.

Индивидуальные взрывчатые вещества как правило, содержат кислород в составе своих собственных молекул, притом, их молекулы, по сути метастабильные образования. При сообщении такой молекуле достаточной энергии (энергии активации) она самопроизвольно диссоциирует на составляющие атомы, из которых образуются продукты взрыва, с выделением энергии, превышающей энергию активации. Подобными свойствами обладают молекулы нитроглицерина, тринитротолуола и др. Нитраты целлюлозы (бездымный порох), чёрный порох, который состоит из механической смеси горючего вещества (древесный уголь) и окислителя (различные селитры), в обычных условиях не склонны к детонации, но их по традиции относят к взрывчатым веществам.

Взрывы ёмкостей под давлением

Сосудами, работающими под давлением, называются герметически закрытые емкости, предназначенные для ведения химических и тепловых процессов, а также для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов и жидкостей под давлением. Основная опасность при эксплуатации таких сосудов заключается в возможности их разрушения при внезапном адиабатическом расширении газов и паров (т.е. физический взрыв). Причинами взрывов сосудов, работающих под давлением, могут быть ошибки, допущенные при проектировании и изготовлении сосуда, дефекты материалов, потеря прочности в результате местных перегревов, ударов, превышение рабочего давления в результате отсутствия или неисправности контрольно-измерительных приборов, отсутствие или неисправность предохранительных клапанов, мембран, запорной и отключающей арматуры. Особенно опасны взрывы сосудов, содержащих горючую среду, т.к. осколки резервуаров даже большой массы (до нескольких тонн) разлетаются на расстояние до нескольких сот метров и при падении на здания, технологическое оборудование, емкости вызывают разрушения, новые очаги пожара, гибель людей.

Ядерный взрыв

Ядерный взрыв -- неуправляемый процесс высвобождения большого количества тепловой и лучистой энергии в результате цепной ядерной реакции деления или реакции термоядерного синтеза за очень малый промежуток времени. По своему происхождению ядерные взрывы являются либо продуктом деятельности человека на Земле и в околоземном космическом пространстве, либо природными процессами на некоторых видах звёзд. Искусственные ядерные взрывы -- мощное оружие, предназначенное для уничтожения крупных наземных и защищённых подземных военных объектов, скоплений войск и техники противника (в основном тактическое ядерное оружие), а также полное подавление и уничтожение противоборствующей стороны: разрушение больших и малых населённых пунктов с мирным населением и стратегической промышленности (Стратегическое ядерное оружие).

Цепная реакция деления

Атомные ядра некоторых изотопов химических элементов с большой атомной массой (например, урана или плутония) при их облучении нейтронами определённой энергии теряют свою устойчивость и распадаются с выделением энергии на два меньших и приблизительно равных по массе осколка -- происходит реакция деления атомного ядра. При этом наряду с осколками, обладающими большой кинетической энергией, выделяются ещё несколько нейтронов, которые способны вызвать аналогичный процесс в соседних таких же атомах. В свою очередь, нейтроны, образовавшиеся при их делении, могут привести к делению новых порций атомов -- реакция становится цепной, приобретает каскадный характер. В зависимости от внешних условий, количества и чистоты расщепляющегося материала её течение может происходить по-разному. Вылет нейтронов из зоны деления или их поглощение без последующего деления сокращает число делений в новых стадиях цепной реакции, что приводит к её затуханию. При равном числе расщеплённых ядер в обеих стадиях цепная реакция становится самоподдерживающейся, а в случае превышения количества расщеплённых ядер в каждой последующей стадии в реакцию вовлекаются всё новые атомы расщепляющегося вещества.

Термоядерный синтез

Реакции термоядерного синтеза с выделением энергии возможны только среди элементов с небольшой атомной массой, не превышающих приблизительно атомную массу железа. Они не носят цепного характера и возможны только при высоких давлениях и температурах, когда кинетической энергии сталкивающихся атомных ядер достаточно для преодоления кулоновского барьера отталкивания между ними, либо для заметной вероятности их слияния за счёт действия туннельного эффекта квантовой механики. Для возможности этого процесса необходимо совершить работу для разгона исходных атомных ядер до высоких скоростей, но если они сольются в новое ядро, то выделившаяся при этом энергия будет больше, чем затраченная. Появление нового ядра в результате термоядерного синтеза как правило сопровождается образованием различного рода элементарных частиц и высоко энергетичных квантов электромагнитного излучения.

Явления при ядерном взрыве

Сопутствующие ядерному взрыву явления варьируют от местонахождения его центра. Ниже рассматривается случай атмосферного ядерного взрыва в приземном слое, который был наиболее частым до запрета ядерных испытаний на земле, под водой, в атмосфере и в космосе. После инициирования реакции деления или синтеза за очень короткое время порядка долей микросекунд в ограниченном объёме выделяется огромное количество лучистой и тепловой энергии. Реакция обычно заканчивается после испарения и разлёта конструкции взрывного устройства вследствие огромной температуры (до 10 7 К) и давления (до 10 9 атм.) в точке взрыва. Визуально с большого расстояния эта фаза воспринимается как очень яркая светящаяся точка.

Световое давление от электромагнитного излучения при реакции нагревает и вытесняет окружающий воздух от точки взрыва -- образуется огненный шар и начинает формироваться скачок давления между воздухом, сжатым излучением, и невозмущённым, поскольку скорость перемещения фронта нагрева изначально многократно превосходит скорость звука в среде. После затухания ядерной реакции энерговыделение прекращается и дальнейшее расширение происходит за счёт разницы температур и давлений в области огненного шара и окружающего воздуха.

Происходящие в заряде ядерные реакции служат источником разнообразных излучений: электромагнитного в широком спектре от радиоволн до высокоэнергичных гамма-квантов, быстрых электронов, нейтронов, атомных ядер. Это излучение, называемое проникающей радиацией, порождает ряд характерных только для ядерного взрыва последствий. Нейтроны и высокоэнергичные гамма-кванты, взаимодействуя с атомами окружающего вещества, преобразуют их стабильные формы в нестабильные радиоактивные изотопы с различными путями и периодами полураспада -- создают так называемую наведённую радиацию. Наряду с осколками атомных ядер расщепляющегося вещества или продуктами термоядерного синтеза, оставшимися от взрывного устройства, вновь получившиеся радиоактивные вещества поднимаются высоко в атмосферу и способны рассеяться на большой территории, формируя радиоактивное заражение местности после ядерного взрыва. Спектр образующихся при ядерном взрыве нестабильных изотопов таков, что радиоактивное заражение местности способно длиться тысячелетиями, хотя интенсивность излучения падает со временем.

Наземный ядерный взрыв в отличие от обычного также имеет свои особенности. При химическом взрыве температура грунта, примыкавшего к заряду и вовлечённого в движение относительно невелика. При ядерном взрыве температура грунта возрастает до десятков миллионов градусов и большая часть энергии нагрева в первые же мгновения излучается в воздух и дополнительно идёт в образование теплового излучения и ударной волны, чего при обычном взрыве не происходит. Отсюда резкое различие в воздействии на поверхность и грунтовый массив: наземный взрыв химического взрывчатого вещества передаёт в грунт до половины своей энергии, а ядерный -- считанные проценты. Соответственно размеры воронки и энергия сейсмических колебаний от ядерного взрыва в разы меньше оных от одинакового по мощности взрыва ВВ. Однако при заглублении зарядов это соотношение сглаживается, так как энергия перегретой плазмы меньше уходит в воздух и идёт на совершение работы над грунтом.