Fyysinen räjähdys

Fyysiset räjähdykset ovat räjähdyksiä, jotka eivät perustu kemiallisiin eikä ydinfysikaalisiin prosesseihin, vaan tapahtuvat sen sijaan fysikaalisten prosessien vuoksi. Hyvin usein vesihöyry räjähdykset ovat mukana .

Fyysiset räjähdykset tapahtuvat, kun kuuma neste kohtaa kylmemmän ja kuuman nesteen lämpötila on korkeampi kuin kylmemmän kiehumispiste . Räjähdys seuraa sitten siitä, että kuuma neste lämmittää kylmän niin paljon, että se haihtuu äkillisesti , höyryn tilavuus on paljon suurempi kuin saman aineen nestemäisessä tilassa, mutta se ei voi levitä avaruudessa yhtä suuressa määrin.

Kuuma neste voi olla nestemäinen kiven luonteeltaan , esim. B. laavaa tai tekniikan alalla metallin uuttamisessa tai metallin käsittelyssä nestemäistä metallia ( sula ). Kylmä neste on yleensä vesi , mutta myös muita nesteitä, kuten silikoniöljyjä, voidaan käyttää.

menettely

Jos z. B. sulaa rautaa vedessä, sitten välittömästi nestemäisestä vedestä, joka koskettaa rautaa , höyryä, joka muodostaa höyrykerroksen raudan ympärille. Tämä ei irtoa tasaisesti, kun se laajenee. Tuleva vesi laukaisee laukaisupulssin, joka repii sulan pieniksi paloiksi. Nämä ovat nyt yhtäkkiä kaikki veden ympäröimiä ja lämmittävät sitä, mikä saa sen yhtäkkiä haihtumaan. Höyry laajenee niin nopeasti, että sula räjähtää vesihöyryn paineaallon kanssa ja heitetään ympäriinsä.

magma

Räjähdys Waikupanahassa, Havaijilla, kun magma ja merivesi kohtaavat

Maapallon sisäpuolelta peräisin oleva nestemäinen kivi , magma, on jo aiheuttanut lukuisia fyysisiä räjähdyksiä .

Magma ja vesi

Joten löysi z. Esimerkiksi Islannissa tapahtui voimakas räjähdys 17. toukokuuta 1724 muinaisen Kraflan tulivuoren länsipuolella . Tuhka ja kuona hajotettiin 10 km: n säteellä. Magma oli joutunut kosketuksiin pohjaveden kanssa . Purkaus kesti todennäköisesti vain päivän ja jätti haisevan, höyryävän, kiehuvan mutalla täytetyn kraatterin, jonka halkaisija oli 320 metriä. Noin vuonna 1840 Vitikraterin vesi kirkastui hitaasti. Se pysyi kirkkaana kraatterijärvenä .

Tällaisia ​​tulivuoren räjähdyksiä, joihin osallistuu vesihöyryä, kutsutaan phreatic-purkauksiksi , samalla kun hehkuvaa nestemäistä ainetta heitetään phreatomagmatic-purkauksiksi ; tuloksena oleva tulivuoren muoto on usein maar .

Magma, tulivuoren kaasu ja kiinteä kivi

Paikallisista olosuhteista riippuen maan pinnalle työntyvän magman ja / tai sen sisältämän kaasun paine, jota kivikerrokset pitävät, voi kasvaa siinä määrin, että se räjäyttää esteen väkisin. Tällainen räjähdys aiheuttaa erityisen räjähtävän tulivuorenpurkauksen , Plinianin purkauksen .

Kuuluisat Plinianin räjähdykset olivat Santorinin räjähdyksiä noin vuonna 1627 eKr. BC, Vesuvius AD 79, Tambora  1815, Krakatau  1883, Mount St.Helens  1980 tai Pinatubo  1991.

Meteoriitit

Meteorit kuumennettiin jonka kitka- lämpöä ilmasta voi myös laukaista höyryräjähdyksen osuessaan vettä. Iskun voimakas hidastuminen vapauttaa lisää lämpöenergiaa.

Hyvin suurten meteoriittien kohdalla energia voi olla riittävä haihduttamaan paitsi nestettä myös kiinteää ainetta. Tämän räjähdyksen vaikutus esiintyy iskemisen aiheuttaman liikeimpulssin välittömän vaikutuksen lisäksi. Esimerkkinä tällaisesta törmäyskraatteri on Barringer kraatteri vuonna Arizonassa .

paineastia

Voi revetä ja paineastioiden jos ne teknisesti enää aiottu sisäistä painetta kestävät tai tämä on lisääntynyt tutkimatta tai onnettomuudet, kuten kattilan räjähdys on höyrykattiloiden .

Esimerkiksi asetyleenisylinterissä oleva asetyleeni täyttää koko paineastian tilavuuden 60 ° C: n sisäisessä sylinterilämpötilassa. Lisälämpenemisellä - z. Esimerkiksi tulipalo - paine kasvaa pullon 7-8 bar per 1  K . Kun pullon murtumispaine (230 bar) on saavutettu, pullo räjähtää (ponnahtaa) ylipaineen (fyysisen räjähdyksen) vuoksi. Roskat voidaan heittää jopa 300 metriin. Kun asetyleeni syttyy, kemiallinen räjähdys seuraa välittömästi fysikaalista räjähdystä .

Öljyt ja rasvat

Fyysinen räjähdys - joskus yhdistettynä myöhempään kemialliseen räjähdykseen - voi tapahtua myös, jos tietyt palavat nesteet sammutetaan väärin . Yritetään sammuttaa palavan öljyjen tai rasvojen kanssa vettä johtavan parhaimpaan rasvaa räjähdys kanssa saattavat olla tuhoisia seurauksia henkilö sammuu.

Vaikka seuraukset ovat vertailukelpoisia, räjähdys tapahtuu, kun metallipalo sammutetaan vedellä höyrystyvän veden kemiallisen reaktion seurauksena (katso osio 'Kerros kemiallisen räjähdyksen kanssa' ').

Peitä kemiallisella räjähdyksellä

Jos sula alumiini kohtaa vettä, fysikaalista räjähdystä voimistaa voimakkaasti eksoterminen kemiallinen reaktio:

Energian vapautuminen tämän reaktion aikana on yli 5  MJ / kg, se näkyy valon välähdyksen kautta.

Sulamisen seurauksena

Ydin sulaminen , joka voi olla seurausta onnettomuudesta ydinreaktoreissa , luo tilanteen, joka voi aiheuttaa räjähdyksen , kun kuuma massa reaktorin sydämen täyttää jäähdytysneste . Lämmönkehitys perustuu ydinprosesseihin, mutta varsinainen räjähdys on luonteeltaan ydinvoimatonta (sama vaikutus johtaisi myös ei-radioaktiivisten metallien sulamiseen). Tästä syystä tämä on myös fyysinen räjähdys. Suurin riski syntyy ns. Sulasuihkusuihkusta, joka voi muodostua, kun nestemäinen ydinmassa kulkee joko reaktoriastian alemman ydinlevyn tai yksittäisten kanavien kautta reaktorisäiliöstä. Jäähdytysneste lämpenee hyvin nopeasti ja haihtuu räjähdysmäisesti.

Työturvallisuus

Fysikaaliset räjähdykset sulatustöissä ja metalliteollisuudessa johtavat toistuvasti vakaviin onnettomuuksiin , usein kuolemaan johtaviin seurauksiin. Fyysisten räjähdysten estäminen on siten tärkeä osa tällaisten yritysten työturvallisuutta .

Fyysisten räjähdysten tapauksessa - tyypistä ja massasta riippuen - paineita on useita satoja  megapascaleja  (MPa), ts. H. useita tuhansia käteisiä.

Esimerkkejä: Lainat virallisista onnettomuusraporteista

  • Puhdas nikkeli tulisi laittaa uuniin ja samanaikaisesti sintrattu kuiva, puristettu maa. Uuni tulisi käynnistää reunaan saakka noin 1630 ° C: ssa. Nikkelipelletit toimitettiin käytettyihin tynnyreihin (aikaisempaa käyttöä kuljetuksessa ei tunneta). Ennen onnettomuutta puolet nikkelistä kulutettiin. Kun 14. tynnyri täytettiin trukilla, tapahtui fyysinen räjähdys ja sula metalli heitettiin uunista. Uskotaan, että tynnyrissä oli näkymätöntä nestettä.
Trukinkuljettajan kuolemaan johtaneet palovammat kuumasulatteen, toisen työntekijän loukkaantumisen vuoksi.
  • Värimetallivalimon valuhallissa oli kaasun kiehuva suodatuskotelo (GBF-laatikko), josta alumiinisula valutettiin jäännössulakauhaan, joka oli 1 m sen alapuolella laatikossa olevan koneputken kautta. Kauha peitettiin ritilällä, mikä mahdollisti tarkastella kauhaa tarkistaaksesi, onko kauhassa vettä. Ritilä toimi myös pysyvänä alueena työntekijöille täytön aikana. Kun jäännössulakauha täytettiin nestemäisellä alumiinisulalla GBF-laatikosta, kuolemaan johtanut loukkaantunut henkilö seisoi ritilällä kauhan yläpuolella, joten hänen jalkineidensa ainoasta profiilista peräisin olevat lumijäänteet pääsivät todennäköisesti kauhaan arinan yli. Lisätty vesi johti fyysiseen räjähdykseen, joten sula alumiini heitettiin ulos kauhasta ja osui kuolemaan loukkaantuneeseen ja toiseen työntekijään.

Katso myös

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ Á Ferd UM island - Kraflaggebiet.
  2. ↑ Räjähdys. Palolaitos Halle (Saale)
  3. La B. Lafrenz: Fyysiset räjähdykset: räjähdykset, jotka johtuvat nopeista lämpövaikutuksista. ( Sivua ei ole enää saatavana , etsi verkkoarkistoista: Liittovaltion työturvallisuus- ja työterveyslaitos: Tutkimus: Projekti F 2097 )@ 1@ 2Malli: Toter Link / www.baua.de
  4. ^ Sulan rakenteen ja veden väliset vuorovaikutukset oletettujen vakavien onnettomuuksien aikana pienvesireaktoreissa ; in ENSI : Kokemus ja tutkimus Report 2011
  5. ↑ Tapahtumat arvioitavaksi SFK: n UA-tapahtuman arvioinnissa. ( Muisto 4. helmikuuta 2014 Internet-arkistossa ) (PDF; 12 kB) Kasviturvallisuuskomissio (KAS)
  6. ↑ Tapahtumat arvioitavaksi SFK: n UA-tapahtuman arvioinnissa. ( Memento 11. tammikuuta 2005 Internet-arkistossa ) (PDF; 4 kB) Kasviturvallisuuskomissio (KAS)