Wybuch

Schemat eksplozji (na górze) i implozji (na dole)

Wybuch – gwałtowne wydzielenie dużych ilości energii, któremu towarzyszy zwykle nagły wzrost temperatury i ciśnienia oraz emisja promieniowania (np. błyskawica, impuls świetlny wybuchu jądrowego) i fal akustycznych (np. grom dźwiękowy, huk wystrzału)[a]. Wybuchy są spowodowane[1][2]:

„Wybuchy chemiczne”, np. eksplozje materiałów wybuchowych, wiążą się z powstawaniem dużych ilości gazowych produktów reakcji (pierwotnych i wtórnych), a wskutek tego z występowaniem wielu zjawisk fizycznych, tj. wzrostem objętości, temperatury i ciśnienia (m.in. wzrost objętości gazów w gwałtownie rosnącej temperaturze, parowanie cieczy i sublimacja ciał stałych w strefie wybuchu).

Wybuch powoduje powstanie fali podwyższonego ciśnienia. W zależności od prędkości rozchodzenia się tej fali wyróżnia się m.in. deflagrację (zwaną też „wybuchem właściwym”[3]), detonację (fala podwyższonego ciśnienia nazywana falą uderzeniową) lub eksplozję; pojęcie „eksplozja” bywa też uznawane za synonim „wybuchu”[1][10]. Przeciwieństwem eksplozji jest implozja[11].

Rys historyczny

Chińska lanca ognista – pierwsza broń palna
Bitwa o Monte Cassino, rok 1944
(rodzaje materiałów wybuchowych – zob. kategoria)

Historia badań zjawiska wybuchu ściśle wiąże się z historią rozwoju technologii wytwarzania materiałów wybuchowych i historią broni palnej. Historię technik artyleryjskich rozpoczynały etapy[12]:

  1. do XIV w. – okres przed wprowadzeniem broni palnej; stosowanie mas zapalających zawierających saletrę, odkrytą w Chinach setki lat przed naszą erą, stanowiącą później główny składnik mieszanek wybuchowych, w tym prochu czarnego,
  2. połowa XIV w. do połowy XIX w. – długi okres stosowania broni gładkolufowej i prochu czarnego (w końcu XVIII w. – próby wprowadzenia silniejszych mieszanek wybuchowych, zawierających sól Bertholleta, węgiel i siarkę, zob. proch chloranowy),
  3. od XIX w. – rozwój chemii organicznej i wprowadzenie nowych gatunków prochu strzelniczego używanego w powszechnej już wówczas broni o lufie gwintowanej (zob. bezdymny proch nitrocelulozowy, kordyt, balistyt).

Odkrycie metod otrzymywania i właściwości nitrogliceryny, wiązane z nazwiskami Nikołaja N. Zinina i Alfreda Nobla[13], doprowadziło do opracowania technologii produkcji mas kruszących (zob. dynamit).

Rozwój technologii kruszących materiałów wybuchowych miał duże znaczenie gospodarcze w okresie nazywanym wiekiem pary i elektryczności – usprawnił np. wydobycie węgla, rud metali i innych surowców. Postęp wiedzy na temat procesu spalania, w tym spalania wybuchowego, umożliwił np. skonstruowanie pierwszych silników spalinowych, a wiedza na temat wybuchów zbiorników ciśnieniowych (butle, autoklawy przemysłowe i.in.) ułatwiła rozwój chemicznych technologii wysokociśnieniowych (np. synteza NH3 metodą Habera-Boscha). Znaczna część uruchamianych w tym czasie hut i zakładów chemicznych (w tym instalacje syntezy amoniaku) należała do przemysłu zbrojeniowego. O szybkości rozwoju tej gałęzi przemysłu świadczy wyrywkowe zastawienie informacji o liczbie amunicji, wystrzelonej na różnych frontach kilku wojen[14]:

W czasie trwania II wojny światowej i po jej zakończeniu nastąpił postęp nauki i techniki, który sprawił, że zwielokrotniły się możliwości wykorzystania energii wydzielanej w czasie wybuchów, zarówno prowadzących do zniszczeń (np. historia broni jądrowej), jak ułatwiających np. pokojową eksplorację przestrzeni kosmicznej (zob. silnik rakietowy) lub prowadzenie takich procesów technicznych, jak platerowanie wybuchem. Wiedza o mechanizmach wybuchów (m.in. mechanizmach reakcji chemicznych i procesów fizykochemicznych lub dynamice płynów) oraz ich termodynamice ułatwia też wyjaśnienie niektórych gwałtownych zjawisk naturalnych, np. eksplozji parowych na wybrzeżach wysp wulkanicznych lub freatycznych erupcji wulkanów (o podobnym mechanizmie)[d][15][16].

1
Miramar Air Show koło San Diego (pokazy pirotechniczne Marine Corps Air Station)[17]
2
Skutki wybuchu gazu w Heidenheim (czerwiec 2013)[18]
3
Silnik czterosuwowy (zapłon iskrowy)[e]

Definicje i klasyfikacja

Według jednej z dawnych, ogólnych definicji pojęcia „wybuch”, jest on zjawiskiem[19]:

…momentalnego naruszenia stanu równowagi układu z jednoczesnym wykonaniem mechanicznej pracy poruszenia lub niszczenia otaczającego środowiska.

Definicja odwołuje się do fizycznego pojęcia równowagi termodynamicznej i zmian stanu układu, zachodzących zgodnie z zasadami termodynamiki, w tym termodynamiki chemicznej. Według pierwszej zasady termodynamiki wielkość pracy (symbole ΔA lub W) – wykonywanej na układzie przez otoczenie lub przez układ na otoczeniu (np. przesunięcie tłoka silnika spalinowego, przepływ prądu elektrycznego, przemieszczenia lub zniszczenia obiektów w otoczeniu) – i ilości energii wymienianej z otoczeniem na sposób ciepła (Q) – jest związana ze zmianą energii wewnętrznej (ΔU) układu[20][21]:

Od innych procesów zmiany stanu układu wybuch odróżnia jego gwałtowność, sprawiająca, że proces jest trudny do opanowania (kontroli przebiegu i przewidywania ostatecznych skutków). Może mieć charakter fizyczny (np. awarie zbiorników i rurociągów ciśnieniowych, gwałtowna przemiana fazowa wody w parę) lub chemiczny (najczęściej spalanie)[22].

Klasyfikacja wybuchów[23][21]:
♦ wybuchy chemiczne (np. rozgałęzione reakcje łańcuchowe),
– homogeniczne, zachodzące w całej masie, inicjowane cieplnie/termicznie (ang. thermal runaway) lub fotochemicznie,
– heterogeniczne (przemieszczający się front reakcji),
♦ wybuchy fizyczne (gwałtowne wydzielenie się energii mechanicznej, np. wzrost ciśnienia, BLEVE)

Wyodrębnia się dwa typy wybuchów chemicznych[23][21]:

  • homogeniczne – zachodzące w całej objętości palnej mieszaniny, z gwałtownym wzrostem temperatury w tej objętości; możliwe jest tu występowanie wybuchów cieplnych/termicznych lub fotochemicznych (chemiczny wybuch cieplny zachodzi wówczas, gdy ilość wydzielanego ciepła reakcji jest większa od ciepła oddawanego do otoczenia, a spowodowany tym wzrost temperatury układu zwiększa szybkość reakcji).
Salwa z pancernika USS Iowa (BB-61); woda obrazuje falę uderzeniową
Struktura fali detonacyjnej[24] według modelu ZND (Zaldowicza, Neumanna i Döringa[25])
  • heterogeniczne – w których strefa reakcji (np. płomień) przemieszcza się przez mieszaninę palną z określoną prędkością:
    • mniejszą niż prędkość dźwięku – deflagracja, inaczej „wybuchowe spalanie”, zakres prędkości: 10–100 m/s, ciśnienie przed frontem fali do 7–10 barów, temperatura do 2000–30000 K,
    • większą od prędkości dźwięku – detonacja, „wybuch detonacyjny” związany z burzliwym charakterem przepływu mieszaniny, który umożliwia auto-przyspieszenie frontu płomienia i fali ciśnienia, nazywanej w tym przypadku falą uderzeniową; strefa reakcji przemieszcza się z szybkością 1000–3000 m/s lub większą (do 8000 m/s dla cieczy lub ciał stałych), a ciśnienie osiąga 20–40 barów; gwałtowne adiabatyczne sprężanie w fali uderzeniowej – sprężanie uderzeniowe – powoduje ogrzanie reagentów powyżej temperatury zapłonu i dalszą propagację wybuchu, na tyle szybką, że strefa reakcji nie jest wyprzedzana przez falę ciśnienia (uniemożliwia to wykorzystywanie ciśnienia jako sygnału ostrzegawczego w systemach ochronnych).

W nomenklaturze saperskiej jako kryterium stosowana jest wartość 400 m/s rozchodzenia się fali uderzeniowej[3][26]:

  • deflagracja (wybuch właściwy) – prędkość fali uderzeniowej <400 m/s
  • eksplozja – prędkość fali uderzeniowej >400 m/s, ale mniejsza od maksymalnej
  • detonacja – prędkość fali uderzeniowej (detonacyjnej) maksymalna dla danego materiału w danych warunkach, z zachowaniem warunku >400 m/s (zob. lista prędkości detonacji związków wybuchowych).

Wybuch tej samej substancji chemicznej może mieć charakter deflagracji, detonacji lub eksplozji, ponieważ prędkość rozchodzenia się fali ciśnienia zależy od właściwości tej substancji (np. masy, stopnia sprasowania, wilgotności, zawartości domieszek) oraz od warunków zewnętrznych (przestrzeń otwarta lub zamknięta, laminarny lub burzliwy przepływ gazów, temperatura i wilgotność powietrza). Ilustrują to poniższe przykłady[27]:

  • prędkość rozchodzenia się fali ciśnienia przy detonacji heksylu jest zależna od jego gęstości:
    • 1,58 g/cm³ – 6900 m/s,
    • 1,64 g/cm³ – 7100 m/s,
    • 1,67 g/cm³ – 7150 m/s,
  • nitroceluloza ulega podczas ogrzewania rozkładowi, którego szybkość zależy od stopnia znitrowania, temperatury i czasu ogrzewania; może być bez rozkładu ogrzewana przez kilka tygodni w temperaturze ok. 80 °C; w temperaturze 130 °C po kilku godzinach ulega denitracji (z wydzielaniem tlenków azotu); wybucha w zakresie temperatur 180–186 °C (prędkość detonacji 6300 m/s),
  • piorunian rtęci(II) należy do najbardziej wrażliwych materiałów inicjujących, jednak przy zawartości 10% wilgoci pali się bez detonacji, a przy 30% – nie zapala się.

Zgodnie z nomenklaturą saperską tzw. Wielki Wybuch miał charakter detonacji, a nie wybuchu[3].

Mechanizm wybuchów

Do wybuchów prowadzą reakcje nazywane łańcuchowymi, często rozgałęzione, wśród których wyróżnia się[1]:

1
Rozgałęziona łańcuchowa reakcja rozszczepienia jądra 235U
2
Dolna (pd) i górna (pg) granica wybuchu chemicznego,
np. spalanie wodoru w tlenie[28]
p < pd – etap reakcji inicjujących,
pd < p < pg – wybuch (rozgałęzienie łańcucha),
p > pg – zwiększony udział reakcji przerwania łańcucha

Wybuchy chemiczne

Typową reakcją chemiczną, która przebiega w określonych warunkach jako reakcja wybuchowa, jest reakcja spalania, np. spalanie wodoru w tlenie, z utworzeniem wody. Mechanizm takich reakcji był przedmiotem badań Nikołaja Siemionowa i Cyrila Hinshelwooda, którzy za swoje prace otrzymali w roku 1956 Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii[29][30][31]. W przebiegu reakcji łańcuchowych – nie zawsze prowadzących do wybuchu – zachodzą liczne reakcje proste, które podzielono na trzy typy[31]:

  • reakcje inicjujące łańcuch, zachodzące w stosunkowo powolnym indukcyjnym okresie reakcji łańcuchowej, prowadzące do powstania cząsteczek aktywnych (zwykle rodników) i wydzielania energii, która nie jest dostatecznie szybko odprowadzana z układu,
  • reakcje rozwijające łańcuch, w których aktywne produkty reakcji inicjujących są substratami, a powstają kolejne cząstki aktywne – jedna lub więcej (początek rozgałęzienia łańcucha),
  • reakcje przerywające łańcuch (nieprowadzące do powstania cząstek aktywnych).

W przypadku spalania wodoru w tlenie zachodzą m.in.[32]

  • reakcje inicjujące łańcuch:
H2 + O2 = 2 •OH – 11,9 kcal
H2 = •H + •H + 103,8 kcal
  • reakcje rozwijające łańcuch bez jego rozgałęzienia, np.:
•OH + H2 = H2O + •H + 0 kcal
•O• + H2 = •OH + •H – 13,1 kcal
•H + •H + O2 = •OH + •OH
•H + O2 + M = •HO2 + M
  • reakcje rozwijające łańcuch z jego rozgałęzieniem, np.:
•H + O2 = •O• + •OH + 1,3 kcal

Trzeci z wymienionych przykładów reakcji rozwijających łańcuch wymaga zajścia potrójnych zderzeń reagentów (zob. teoria zderzeń), które są znacznie mniej prawdopodobne od zderzeń podwójnych. W przykładzie czwartym symbol M oznacza składnik niebędący reagentem, lecz zmniejszający szybkość reakcji jako czynnik odbierający nadmiar energii. Reakcjami przerywającymi łańcuch są np. zderzenia rodników z odbierającymi nadmiar energii cząsteczkami chemicznymi w fazie gazowej (np. cząsteczkami substancji przeciwstukowych, dodawanych do paliw, zob. liczba oktanowa), cząstkami pyłu lub ściankami naczynia (jego kształt może sprzyjać zahamowaniu procesu)[32].

W warunkach małych ciśnień prawdopodobieństwo dezaktywujących zderzeń aktywnych cząstek ze ścianą naczynia jest duże. Wraz ze wzrostem ciśnienia rośnie prawdopodobieństwo wcześniejszych zderzeń umożliwiających rozwijanie łańcucha, a po przekroczeniu granicy nazywanej dolną granicą ciśnienia wybuchu (pd) o szybkości całego procesu zaczynają decydować reakcje rozgałęziające. Pojawiające się trudności z odprowadzeniem ciepła reakcji dodatkowo utrudniają zahamowanie reakcji – ulega ona autoprzyspieszaniu w wyniku tzw. wybuchu cieplnego (sprzężenie zwrotne dodatnie). W przypadku reakcji spalania wodoru w tlenie wartość pd wynosi ok. 450 °C (zob. przytoczona powyżej reakcja •H z O2). Po przekroczeniu kolejnego progu – górnej ciśnieniowej granicy wybuchu (pg) – stają się bardziej prawdopodobne reakcje przerwania łańcucha w wyniku zderzeń potrójnych (do wybuchu nie dochodzi). Wartości pd i pg zależą od wielu czynników, tj. skład gazów (w tym zawartość zanieczyszczeń reagentów), kształt zbiornika, temperatura (na wykresie zilustrowano orientacyjnie zmianę zakresu między pd i pg wraz ze wzrostem temperatury od 440 do 490 K, w zakresie ciśnień od 5–60 mmHg)[28].

Wpływ rodzaju związków chemicznych lub określonych mieszanin tych związków (np. benzyna) w mieszaninach z powietrzem na prawdopodobieństwo wybuchu ilustrują zestawienia wartości dolnej i górnej stężeniowej granicy wybuchowości[33], dotyczące nie tylko gazów i par cieczy, powszechnie uznawanych za palne, lecz również zapalności pyłów pochodzenia organicznego lub pyłów metalicznych[34].

Górną i dolną granicę stężeniową wybuchowości mieszanin (Vm) można oszacować na podstawie odpowiednich granic wybuchowości jej składników (Vi) i odpowiednich stężeń (Pi%, ΣPi = 100%), korzystając ze wzoru Le Chateliera[24]:

Wybuchy jądrowe

Wybuchy fizyczne (mechaniczne)

Wiele zagrożeń wiąże się np. ze stosowaniem technologii wysokociśnieniowych w przemyśle chemicznym (np. synteza amoniaku, produkcja polietylenu i polipropylenu), z transportem rurociągowym, drogowym lub kolejowym substancji łatwopalnych, takich jak ropa naftowa lub paliwa (zob. cysterna). Wybuchy są inicjowane wskutek np. rozszczelnienia reaktorów, rurociągów lub cystern. Przyczyną zdarzeń nazwanych BLEVE jest rozszczelnienie zbiorników zawierających ciekłe substancje o temperaturze wrzenia niższej od temperatury otoczenia. Wrzenie cieczy, ulatnianie się par i powstawanie ich mieszanin z powietrzem prowadzi do chemicznego etapu zdarzenia – zapłonu chmury par. Następuje wówczas sprzężenie zwrotne dodatnie – energia uwalniana na sposób ciepła (ciepło spalania) powoduje wzrost szybkości parowania cieczy w zbiorniku i dalszy wzrost ilości uwalnianej energii (chemiczny wybuch cieplny).

1
2
BLEVE (ang. Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion)

Charakter wybuchu może mieć również proces gwałtownego parowania wody (eksplozja parowa). Do takich efektów dochodzi np. w sytuacjach, gdy gorący strumień lawy wulkanicznej, spływa zboczem wulkanu do morza (zob. też lawina piroklastyczna). W warunkach podwyższonego ciśnienia hydrostatycznego w bezpośrednim otoczeniu gorących buł lawy dochodzi do znacznego przegrzania wody. Wrzenie rozpoczyna się gwałtownie, a powstająca sprężona para jest wyrzucana, wraz z dużymi masami wody, na znaczne wysokości.

Zjawiska typu eksplozji parowych połączonych z zapłonem łatwopalnych cieczy noszą nazwę wyrzutów. Występują np. podczas pożarów zbiorników z ropą naftową w chwili dotarcia rozgrzanych warstw ropy do dna zbiornika, na którym zgromadzona jest woda[35]. Podobne zjawiska w mniejszej skali zdarzają się podczas prób gaszenia wodą płonącego oleju jadalnego. Ponadto jeśli do silnie rozgrzanego oleju (np. podgrzewanego w celu smażenia potraw) dostanie się woda, eksplozje parowe rozpryskują gorącą ciecz na otoczenie; w obecności ognia lub innego źródła ciepła może dojść do zapłonu[36][37].

Wybuchy pary po spłynięciu lawy do morza (Hawaje); za największą znaną eksplozję parową uznaje się wybuch wulkanu Krakatau (1883)
2
Demonstracja wyrzutu po dolaniu wody do płonącego oleju
Przykłady eksplozji parowych o różnej skali

Zjawiska podobne do powszechnie znanych efektów kontaktu gorącego tłuszczu z wodą zachodzą też na granicach między wodą i innymi gorącymi materiałami (np. stopione metale, magma)[f]. Są przykładem zjawisk nazywanych ogólnie „eksplozjami cieplnymi”[g], zachodzącymi na granicy między cieczą gorącą (nazywaną „paliwem”) i bardziej lotną cieczą zimną (nazywaną „chłodziwem”). W badanych układach temperatura paliwa jest wyższa od temperatury wrzenia chłodziwa[38][16]. Gdy rozdrobnione cząstki chłodziwa zostają wprowadzone do paliwa, niemal natychmiast jest osiągany stan nadkrytyczny; równowaga takiego układu jest chwiejna – łatwo dochodzi do gwałtownego rozprężania chłodziwa, połączonego z wykonywaniem pracy użytecznej[15].

Eksperyment Entrapment Explo – schemat przebiegu doświadczalnej eksplozji cieplnej na granicy „paliwo” (stopione aluminium, kolor pomarańczowy) – „chłodziwo” (woda, kolor niebieski); kolor żółty – para wodna[38]

Przebieg i skutki wybranych wybuchów

W serwisie nt. przebiegu i skutków wybranych poważnych awarii opracowanym przez Centralny Instytut Ochrony Pracy, wymieniono następujące awarie związane z wybuchami w zakładach przemysłowych i transporcie materiałów łatwopalnych[39]:

DataMiejscePrzebiegLiczba ofiar
śmiertelnych
(ranni i poparzeni)
26 czerwca 1971Czechowice-DziedziceW wyniku uderzenia pioruna zapalił się jeden ze zbiorników rafinerii. Nadzór zakładu nie podjął odpowiednich środków zapobiegających rozprzestrzenianiu się ognia (nie przerwano przetłaczania ropy z cystern kolejowych i do destylacji); nastąpił wybuch dwóch zbiorników i znaczne rozprzestrzenienie się pożaru.37
(ponad 100)
1 czerwca 1974Flixborough, Wielka BrytaniaW zakładach chemicznych Nypro Ltd produkujących kaprolaktam (surowiec do produkcji nylonu) wskutek pęknięcia rurociągu uwolniło się około 80 ton gorącego cykloheksanu. Mieszanina jego par z powietrzem wybuchła z siłą równoważną wybuchowi 30 t TNT. Powstała chmura zawierająca ok. 2 kg TCDD (dawka śmiertelna dla człowieka: ok. 0,1 mg).28
(kilkaset)
1978 rokLos Alfaques, HiszpaniaEksplozja na kempingu Los Alfaques w Alcanar: Katastrofa w pobliżu nadmorskiego kempingu. Wybuch spowodowało uszkodzenie cysterny z 23 tonami skroplonego propylenu (rozpadła się na 3 części).277
(67)
19 listopada 1984San Juanico – Ixhuatepec, MeksykJedna z najtragiczniejszych na świecie eksplozji gazu, do której doszło w wielkim magazynie LPG (48 poziomych zbiorników cylindrycznych, o masie własnej ok. 20 t i zbiorniki sferyczne o pojemności 2400 i 1500 m³). Wskutek przegrzania wybuchło 15 spośród zbiorników cylindrycznych, zamieniając się w pociski, które przemieściły się na odległość do 1200 m. Zbiorniki sferyczne uległy wybuchom BLEVE, tworząc kule ogniste o średnicy 200–300 m, silny podmuch oraz „deszcz ognia” (krople płonącego gazu) i odłamków. Ewakuowano ok. 60 000 osób.550
(ponad 2000)
3 grudnia 1984Bhopal, IndieKatastrofa w Bhopalu: W zakładzie koncernu Union Carbide, produkującym m.in. karbaryl i MIC doszło do niekontrolowanego przyspieszenia egzotermicznych reakcji chemicznych (procesy polimeryzacji, hydroliza MIC). Doszło do uwolnienia do atmosfery dużych ilości niebezpiecznych, toksycznych substancji chemicznych. Ewakuowano ok. 200 000 osób.ok. 16 000
(100 000)
1989 rokAsza-Ufa, BASRRKatastrofa kolejowa pod Ufą: Eksplozja rurociągu gazu ziemnego w chwili, gdy dwa pociągi osobowe (ok. 1200 pasażerów) mijały się w pobliżu uszkodzonego rurociągu. Iskry spod kół pociągów spowodowały zapłon.645
(ponad 1200)
13 maja 2000Enschede, HolandiaWybuch materiałów pirotechnicznych w fabryce sztucznych ogni20
(ok. 1000)
21 września 2001Tuluza, FrancjaSeria wybuchów w magazynach AZF firmy Grande Paroisse, w których znajdowało się ok. 400 ton azotanu amonu30
(ok. 2500)
23 marca 2005Texas City, Stany ZjednoczoneCiąg katastrofalnych zdarzeń na wydziale izomeryzacji zakładu produkującego środki przeciwstukowe (dodatki do benzyny bezołowiowej). Wskutek błędów sterowania doszło do przekroczenia alarmowych poziomów ciśnienia, nadmiernego wzrostu temperatury i utraty kontroli nad parametrami procesowymi. Nastąpiły wyrzuty rafinatu (gejzery), eksplozje i pożar.15
(ponad 170)
29/30 czerwca 2009Viareggio, WłochyKatastrofa kolejowa w Viareggio: Wykoleił się pociąg z czternastoma wagonami-cysternami z LPG, 3 wagony-cysterny uderzyły w budynki; dwie eksplodowały. Ewakuowano ok. tysiąca osób.22
(33)
2 lipca 2010Sange, DR KongoEksplozja w Sange: W czasie transportu samochodowego w odległości ok. 70 km od Bukavu przewróciła się – prawdopodobnie z powodu złego stanu nawierzchni – cysterna samochodowa przewożąca ok. 50 tys. litrów benzyny. Zapłon nastąpił po kilku minutach, a następnie doszło do wybuchu. Cysternę otaczali ludzie próbujący gromadzić wypływające paliwo.230
(214)

Katastrofy, w których wyniku dochodzi do wybuchów cystern z paliwem, zdarzają się stosunkowo często, zwłaszcza w krajach o gorącym klimacie, w których nie ma dobrych połączeń drogowych. W Afryce doszło do takich zdarzeń m.in. w marcu 2007 roku (stan Kaduna w Nigerii, ponad 100 ofiar śmiertelnych), w styczniu 2008 roku (okolice Port Harcourt, Nigeria: kilkadziesiąt ofiar śmiertelnych), w sierpniu 2008 roku (północny Kamerun, kilkadziesiąt ofiar śmiertelnych), listopad 2008 roku (Ghana, co najmniej 22 ofiary śmiertelne), w październiku 2009 roku (stan Anambra w Nigerii, co najmniej 70 ofiar śmiertelnych)[39].

Kilka ogromnych katastrof spowodowanych zostało wybuchem azotanu amonu, m.in.:

W wykazach ofiar eksplozji często brakuje ścisłych informacji na temat przyczyn i przebiegu katastrofalnych wydarzeń w obiektach wojskowych. Spośród nich znane są m.in. następujące zdarzenia, w czasie których śmierć poniosło ponad 100 osób[39]:

  • 13 maja 1984 roku – główny skład uzbrojenia radzieckiej Floty Północnej w Siewieromorsku (prawdopodobnie około 200 ofiar),
  • grudzień 1984 roku – podziemna fabryka zbrojeniowa na Syberii (około 200 ofiar),
  • 10 kwietnia 1988 roku – skład amunicji k. Islamabadu, Pakistan (ponad 100 ofiar; według części źródeł – około 1000),
  • 17 sierpnia 1988 roku – fabryka zbrojeniowa w okolicach Bagdadu, Irak (ponad 700 ofiar),
  • 28 maja 1991 roku – skład amunicji w Addis Abeba, Etiopia (kilkaset ofiar),
  • 30 października 1991 roku – skład amunicji w Korei Północnej (około 120 ofiar),
  • 27 stycznia 2003 roku – skład amunicji w Lagos, Nigeria; pociski rakietowe spadały nawet w odległości 30 km (według różnych źródeł od kilkudziesięciu do ponad 1000 ofiar).

Zobacz też

Uwagi

  1. ↑ Pojęcie „wybuch” ma liczne znaczenia przenośne, np. eksplozja kambryjska, wybuch wojny, epidemii, paniki, entuzjazmu, nienawiści, namiętności… Takie wybuchy, podobnie jak eksplozje chemiczne i fizyczne, również wymagają „zapłonu” (np. wojny – pojedynczych incydentów inicjujących); [Z. Jazukiewicz, Przegląd Techniczny].
  2. ↑ Jako „mikrowybuchy” (lub „zapaści chmur”) bywają również określane białe szkwały, będące skrajnie silnymi strumieniami powietrza o małym zasięgu, przypominającymi falę uderzeniową wybuchu[3][4].
  3. ↑ „Wybuchami” nazywane bywają także nagłe procesy lizy komórek lub struktur subkomórkowych, np. pęcherzyków, spowodowane wysokim ciśnieniem osmotycznym w roztworach hipotonicznych[5][6]. Proces „wybuchu” komórek może też być spowodowany niekontrolowaną wakuolizacją. Jest to podstawą zaproponowanej w roku 2014 terapii glejaka wielopostaciowego, którego komórki reagują w ten „wybuchowy” sposób na obecność związku nazwanego Vacquinol-1[7][8][9].
  4. ↑ Za rodzaje wybuchów bywają uznawane również takie zjawiska naturalne, jak erupcje wulkaniczne i erupcje limniczne („wybuchające jeziora”), powstawanie supernowych.
  5. ↑ Suwy: 1– ssanie, 2 – sprężanie, 3 – praca (zapłon iskrowy), 4 – wydech.
  6. ↑ Katastrofalne eksplozje parowe miały miejsce w czasie katastrofy elektrowni jądrowej w Czarnobylu (1986).
  7. ↑ Eksplozją cieplną jest nazywany również wybuch chemiczny, spowodowany niekontrolowanym gromadzeniem się w układzie energii wydzielanej w czasie reakcji chemicznych (gwałtowny wzrost szybkości reakcji spowodowany wzrostem temperatury; zob. równanie Arrheniusa).

Przypisy

  1. ↑ a b c Leksykon naukowo-techniczny z suplementem. T. P–Ż. Warszawa: WNT, 1989, s. 1102. ISBN 83-204-0969-1.
  2. ↑ a b T. Urbański, S.K. Vasudeva. Explosions and Explosives: Fundamental Aspects. „Journal of Scientific and Industrial Research”. 40, s. 512–519, sierpień 1981. (ang.). 
  3. ↑ a b c d Zygmunt Jazukiewicz: Wybuch. [w:] Przegląd Techniczny > Filozofia pojęć technicznych [on-line]. Federacja SNT NOT. [dostęp 2016-02-11]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-05-02)].
  4. ↑ Krzysztof Baranowski: Biały szkwał. [w:] Żagle Pogodynka [on-line]. www.zagle.pogodynka.pl. [dostęp 2014-04-30]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-05-02)].
  5. ↑ Breteler, W.C.M.Klein. Fixation artifacts of phytoplankton in zooplankton grazing experiments. „Hydrobiological Bulletin”. 19 (1), s. 13–19, 1985. DOI: 10.1007/BF02255088. 
  6. ↑ Zuhorn, Inge S, Visser, Willy H, Bakowsky, Udo, Engberts, Jan B.F.N i inni. Interference of serum with lipoplex–cell interaction: modulation of intracellular processing. „Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes”. 1560 (1–2), s. 25–36, 2002. DOI: 10.1016/S0005-2736(01)00448-5. PMID: 11958773. 
  7. ↑ How to explode brain-cancer cells May also work for other cancers, researchers say. KurzweilAINetwork, 2014-03-23. [dostęp 2014-05-07]. (ang.).
  8. ↑ Patrik Ernfors: New approach makes cancer cells explode. [w:] Strona internetowa Karolinska Institutet [on-line]. news.cision.com, 20 marca 2014. [dostęp 2014-05-07]. (ang.).
  9. ↑ Satish Srinivas Kitambi, Enrique M. Toledo, Dmitry Usoskin et al. Vulnerability of Glioblastoma Cells to Catastrophic Vacuolization and Death Induced by a Small Molecule. „Cell”. 157, s. 313–328, 2014-04-10. DOI: 10.1016/j.cell.2014.02.021. 
  10. ↑ Praca zbiorowa: Encyklopedia techniki – Chemia. Wyd. 4. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1993, s. 832. ISBN 83-204-1312-5.
  11. ↑ Marek Ples: Trochę inaczej, czyli implozja. [w:] opis eksperymentu ilustrującego przebieg implozji, zachodzącej wskutek przemiany fazowej (skraplnie) [on-line]. weirdscience.eu. [dostęp 2014-04-25].
  12. ↑ Gorst 1951 ↓, s. 7–9.
  13. ↑ Gorst 1951 ↓, s. 16.
  14. ↑ Gorst 1951 ↓, s. 20–21.
  15. ↑ a b T. Fodemski, A. Rosiak: Parametry termodynamiczne eksplozji parowej. [w:] Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, z.20, ISSN 0860-858X (8 Letnia Szkoła Termodynamiki. Termodynamika Statystyczna/sympozjum VIII; 03-07.09.2000; Jachranka, Polska) [on-line]. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. s. 115–122. [dostęp 2014-04-25].
  16. ↑ a b Hwang, Moon Kyu; Kim, Hee Dong (Korea Atomic Energy Research Institute, Taejon): Steam explosion studies review. [w:] KAERI/AR--534/99 72 p [on-line]. International Atomic Energy Agency (IAEA), Mar 1999. [dostęp 2014-04-25]. (ang.).
  17. ↑ Miramar Air Show (Marine Corps Air Station Miramar, San Diego). [w:] Oficjalna strona internetowa MCAS Miramar [on-line]. [dostęp 2014-05-03]. (ang.).
  18. ↑ Wohnhaus in Heidenheim stürzt nach Gasexplosion ein – Eine Verletzte. www.schwaebische.de, 2013-06-06. [dostęp 2014-05-03]. (niem.).
  19. ↑ Gorst 1951 ↓, s. 26–27.
  20. ↑ Stanisław Bursa: Chemia fizyczna. Wyd. Wyd. 2 popr. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1979, s. 651–657. ISBN 83-01-00152-6. (pol.).
  21. ↑ a b c Rozdz. 7.3.2. Wybuchy. [w:] Przewodnik Centrum Doskonałości MANHAZ (Zarządzanie Zagrożeniami dla Zdrowia i Środowiska) [on-line]. Narodowe Centrum Badań Jądrowych. [dostęp 2014-04-24]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-07-04)].
  22. ↑ Gorst 1951 ↓, s. 26–27, 31–32.
  23. ↑ a b Wojciech Domański: Zagrożenie wybuchem – informacje ogólne. [w:] Dobór urządzeń przystosowanych do pracy w atmosferze wybuchowej w: 'Serwis informacyjny nt. przeciwdziałania poważnym awariom przemysłowym’ [on-line]. Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, 2008. [dostęp 2014-04-25].
  24. ↑ a b Wybuchy. [w:] Materiały dydaktyczne PWr (wykład, ppt) [on-line]. fluid.wme.pwr.wroc.pl. [dostęp 2014-04-24].
  25. ↑ C.M. Tarver, J.W. Forbes, P.A. Urtiew: Non-Equilibrium Zeldovich-Von Neumann-Doring Theory and Reactive Flow Modeling of Detonation. [w:] New Models and Hydrocodes for Shock Wave Process in Condensed Matter, Edinburgh, Scotland [on-line]. www.science.gov, 19–24 maja 2002. [dostęp 2014-04-27]. (ang.).
  26. ↑ detonacja, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2014-05-05].
  27. ↑ Heksyl, Heksanitrodifenyloamina. [w:] Materiały wybuchowe > Kruszące [on-line]. www.pirotechnik15gda.zafriko.pl. [dostęp 2014-05-05].
  28. ↑ a b Bursa 1979 ↓, s. 656.
  29. ↑ Cyril Hinshelwood. [w:] The Nobel Prize in Physics 1956 [on-line]. Nobel Media AB. [dostęp 2014-04-30]. (ang.).
  30. ↑ Nikołaj Siemionow. [w:] The Nobel Prize in Physics 1956 [on-line]. Nobel Media AB. [dostęp 2014-04-30]. (ang.).
  31. ↑ a b Bursa 1979 ↓, s. 652.
  32. ↑ a b Bursa 1979 ↓, s. 654–655.
  33. ↑ granice wybuchowości, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2014-05-05].
  34. ↑ Tomasz Sawicki: Wybuchy przestrzenne. [w:] Bezpieczeństwo Pracy [on-line]. CIOP, listopad 2005. s. 22–25. [dostęp 2014-05-01].
  35. ↑ Roman Jaroszewski. Stutysięcznik można ugasić. „Przegląd Pożarniczy”. 1/2012. s. 23–27. [dostęp 2014-04-30]. 
  36. ↑ Waldemar Pruss: Eksplozja tłuszczu w kuchni. [w:] Edukacja i Profilaktyka Pożarowa [on-line]. Komenda Wojewódzka Państwowej Straży Pożarnej w Poznaniu. [dostęp 2014-04-27]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-05-02)].
  37. ↑ Stefan Andersson: Time Warp – Fire and Oil. [w:] Pokazy eksperymenów [on-line]. www.youtube.com, 22 stycznia 2009. [dostęp 2014-04-27]. (ang.).
  38. ↑ a b Piotr Bader: Eksplozja cieplna. Przebieg zjawiska na podstawie obecnego stanu wiedzy. [w:] Biuletyn Informacyjny Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej Nr 72 [on-line]. Instytut Techniki Cieplnej PW, 1988. s. 31–73. [dostęp 2014-04-24].
  39. ↑ a b c Informacje o przebiegu i skutkach wybranych poważnych awarii. [w:] Serwis informacyjny nt. przeciwdziałania poważnym awariom przemysłowym [on-line]. Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy. [dostęp 2014-04-25].
  40. ↑ 1902 – 1924 – BASF – The Chemical Company – Corporate Website. BASF. [dostęp 2014-05-02]. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-07-20)].
  41. ↑ Jean M. Ollivier: La catastrophe chimique d’Oppau le 21 septembre 1921 > Cratère de la catastrophe d’Oppau Oppau – Allemagne. www.pbase.com. [dostęp 2014-05-03]. (fr.).

Bibliografia

  • A.G. Gorst: Prochy i materiały wybuchowe. E. Woźniak (tłum.). Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1951.
  • Stanisław Bursa: Chemia fizyczna. Wyd. Wyd. 2 popr. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1979, s. 651–657. ISBN 83-01-00152-6.

Linki zewnętrzne

Media użyte na tej stronie

Redirect arrow without text.svg
Redirect arrow, to be used in redirected articles in Wikipedias written from left to right. Without text.
Granice wybuchu.svg
Autor: Joanna Kośmider, Licencja: CC BY-SA 3.0
Dolna i górna granica wybuchu (np. spalanie wodoru w tlenie)
Explosions.jpg
  • Explosions - 2004-10-16
  • Some of the ground display from the Miramar Airshow.
  • Camera: Canon 20D, Lens: Canon 100--400mm IS
  • Keywords: fire explosions
Chinese Hand Cannon with Pellets.jpg

An illustration of an ampulliform Chinese hand cannon with a gunpowder charge shooting a blast of flame with lead pellets as coviative projectiles. The weapon was called the 'phalanx-charging fire-gourd' ('chong zhen huo hu-lu'). This illustration is from the Huolongjing, a 14th century military treatise compiled by Liu Ji and Jiao Yu, with the preface added in the year 1412.

This illustration also appears on page 238 of Joseph Needham's book Science and Civilization in China: Volume 5, Part 7.
Chip-pan-fire.jpg
Chip-pan-fire
Entrapment Explosion.svg
Autor: Joanna Kośmider, Licencja: CC BY-SA 3.0
Schemat Entrapment Explosion
Uss iowa bb-61 pr.jpg
USS Iowa (BB-61) fires a full broadside of her nine 16″/50 and six 5″/38 guns during a target exercise near Vieques Island, Puerto Rico (21°N 65°W / 21°N 65°W / 21; -65). Note concussion effects on the water surface, and 16-inch gun barrels in varying degrees of recoil.
Commonwealth Forces in Italy 1944 NA12816.jpg
Commonwealth Forces in Italy 1944
A New Zealand 6-pdr anti-tank gun in action against enemy positions at Cassino, 15 March 1944.
Bleve explosion.svg
Autor: Cdang, Licencja: CC BY-SA 3.0
The three steps af a BLEVE:
  1. A hole in the tank causes a gas leak (and sometimes a first "bang").
  2. The leak causes a drop of pressure; the liquefied gas starts to boil.
  3. The pressure rises due to the boiling, which causes the explosion.
Explosion Wohnhaus Heidenheim 2.jpg
Autor: Thilo Parg, Licencja: CC BY-SA 3.0
Durch Gasexplosion am 06.06.2013 zerstörtes Wohnhaus in der Felsenstraße 92, 89518 Heidenheim, Baden-Württemberg.
Three Waikupanaha and one Ki lava ocean entries w-edit2.jpg
(c) Brocken Inaglory, CC BY-SA 3.0
Three Waikupanaha and one Ki lava ocean entries as well as surface lava flow are seen at the image. You could see red lava entering the ocean at the first Waikupanaha ocean entry and a glow at Ki ocean entry. At Hawaii the lava usually moves inside lava tubes. The surface flow is rare. The meeting of lava and the ocean is so violent that one could often see steam explosions, which spray fragments of hot lava into the air. The image was taken at The Big Island of Hawaii.
Fission chain reaction.svg
Schematic diagram of a fission chain reaction. Based roughly on the illustration in the Smyth Report (1945).

Caption

  1. A uranium-235 atom absorbs a neutron, and fissions into two new atoms (fission fragments), releasing three new neutrons and some binding energy.
  2. One of those neutrons is absorbed by an atom of uranium-238, and does not continue the reaction. Another neutron is simply lost and does not collide with anything, also not continuing the reaction. However one neutron does collide with an atom of uranium-235, which then fissions and releases two neutrons and some binding energy.
  3. Both of those neutrons collide with uranium-235 atoms, each of which fission and release between one and three neutrons, and so on. Created in Adobe Illustrator.
4StrokeEngine Ortho 3D Small.gif
Autor: Zephyris, Licencja: CC BY-SA 3.0
Animated scheme of a four stroke internal combustion engine, Otto principle:
  • Intake stroke - Air and vaporised fuel are drawn in.
  • Compression stroke - Fuel vapor and air are compressed and ignited.
  • Power stroke - Fuel combusts and piston is pushed downwards.
  • Exhaust stroke - Exhaust is driven out.
    • Klasyfikacja wybuchow.svg
    Autor: Joanna Kośmider, Licencja: CC BY-SA 3.0
    Klasyfikacja wybuchów
    Detonation 2539079 9492800-int1.svg
    Autor: Д.Ильин, Licencja: CC BY-SA 3.0
    ZND structure of detonation wave and pressure graphs both for gaseous detonation and condensed phase detonation in the frame of reference, connected with the moving front.