2.2. Общие понятия о взрыве

Взрыв – быстрое химическое превращение среды, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов. Быстрое выделение энергии, в свою очередь, приводит к разогреву, движению и сжатию продуктов взрыва и окружающей среды, возникновению интенсивного скачка давления, разрушению и разбрасыванию. В окружающей среде образуется и распространяется особого рода возмущение – так называемая ударная волна. Полное количество выделившейся при взрыве энергии определяет масштаб явления, объемы и площади, охваченные разрушением. Концентрация энергии (энергия в единице объема) определяет интенсивность разрушений в очаге взрыва.

При взрыве исходная потенциальная энергия, как правило, вначале превращается в энергию нагретых сжатых газов, которая, в свою очередь, при расширении газов переходит в энергию движения, сжатия, разогрева среды. Часть энергии остается в виде внутренней (тепловой) энергии расширившихся газов.

К основным видам исходной энергии взрыва относятся:

1. химическая энергия (на атомно-молекулярном уровне);

2. атомная или ядерная энергия – удельная энергия (энергия на единицу веса) при ядерных взрывах в 10⁷...10⁸ раз выше (в 10...100 миллионов раз) удельной химической энергии;

3. электрическая энергия – взрыв может возникнуть при искровом разряде или быстром разряде через тонкую проволоку; молния является примером подобного рода взрыва в природе;

4. кинетическая энергия движущихся тел – при соударении тел, движущихся с большими скоростями, может внезапно выделиться тепловая энергия достаточная для превращения части вещества в нагретый сжатый газ, что приводит к взрыву. Подобного рода взрывы возникают при падении крупных метеоритов;

5. энергия сжатых газов – это взрыв баллонов со сжатыми газами (паровых котлов) – часть энергии – энергия перегретой жидкости. Примерами являются вулканические взрывы;

6. внезапный переход потенциальной энергии упругих деформаций в энергию движения среды представляет собой потенциальный взрыв, протекающий без какого-либо участия сжатых газов. Большинство землетрясений являются взрывами такого типа.

Наиболее изученными и имеющими важнейшее практическое значение являются взрывы, связанные с внезапным выделением химической энергии, возникающие при весьма быстром химическом превращении с выделением теплоты и образованием нагретых сжатых газов.

К ним относятся взрывы: взрывчатых веществ (ВВ), жидких и твердых топлив, взрывчатых газовых смесей, которые могут возникнуть при определенной концентрации компонентов пылевоздушных и пылекислородных смесей.

Наиболее характерные последствия взрывов.

1. Разрушение зданий, сооружений и оборудования, коммунальных и энергетических сетей и др. элементов объектов.

2. Поражение (гибель, ранения, ожоги, отравления, облучения) персонала и населения близлежащих районов.

3. Отрицательное воздействие на природную окружающую среду (химические, радиоактивные и другие виды заражения водоемов, атмосферы, почв).

Общепринятая классификация взрывов отсутствует. В качестве одного из вариантов представлена следующая классификация взрывов.

1. Природные взрывы:

   • молнии;

   • вулканы;

   • метеориты.

2. Преднамеренные взрывы:

• ядерные взрывы;

• взрывы конденсированных ВВ:

• промышленных ВВ;

• военных ВВ;

• пиротехнических ВВ;

• взрывы топливно-воздушных облаков;

• ружейные и пушечные взрывы (у дульного среза);

• электрические искры;

• лазерные искры;

• взрывы в замкнутых объемах, например, исследовательские взрывы газов и пылевзвесей, а также взрывы в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания.

3. Случайные взрывы:

• взрывы конденсированных ВВ:

• в непрочной оболочке или без нее;

• в прочной оболочке;

• взрывы при горении в замкнутом объеме без избыточного давления газов и паров, а также пылевзвесей;

• взрывы емкостей с газом под давлением:

  • при простых авариях (нереагирующие газы);

  • при горении (при выходе из под контроля реакции);

• взрывы емкостей с перегретой жидкостью (BLEVE):

  • при внешнем нагреве;

  • с горением после аварии;

  • без горения после аварии;

  • при выходе из под контроля химической реакции;

• взрывы неограниченного облака паров;

• физические взрывы.

4. Теоретические модели взрывов:

• идеальный точечный источник:

  • в идеальном газе;

  • в реальном газе;

• автомодельный источник (источник с бесконечно большим энергетическим давлением);

• сфера с мгновенным энерговыделением (взрывающаяся сфера);

• сфера с плавным энерговыделением;

• поршень:

• с постоянной скоростью;

• ускоряющийся;

• с конечным ходом;

• волна энерговыделения:

  • при горении с постоянной скоростью;

  • при детонации;

  • при ускоряющемся пламени;

  • при пламени, распространяющемся к центру источника.

Все аварии категорируются в зависимости от характера и масштабов разрушения, а также от величины причиненного материального ущерба.

К первой категории относятся аварии с наибольшими разрушениями и материальным ущербом, в том числе взрывы и пожары, приводящие к полному или частичному выводу из строя производств, на восстановление которых требуются специальные ассигнования, выделяемые Министерствами.

Ко второй категории относятся аварии, приводящие к выходу из строя основного и вспомогательного технологического оборудования, повреждению инженерных сооружений, в результате которого прекращается выпуск продукции и для восстановления производства необходимы затраты более нормативной суммы амортизационных отчислений на плановый капитальный ремонт объектов этого производства, но не требуется специальных ассигнований.

Локальные взрывы, воспламенения и пожары, вызвавшие небольшие разрушения, относят к авариям третьей категории и рассматривают как производственные неполадки.

Такое категорирование аварий принято в официальной нормативной документации и необходимо для назначения соответствующих комиссий по расследованию.