Explozivní - Explosive

Přehrát média

Demonstrace výbušných vlastností tří různých výbušnin; jsou provedeny čtyři výbuchy. Tři z nich jsou vedeny na pevné mramorové základně, zatímco jedna je vedena rukou současného vědce; každý je iniciován zářící dřevěnou hůlkou.

An explozivní (nebo výbušný materiál) je reaktivní látka, která obsahuje velké množství potenciální energie, která může produkovat exploze pokud se uvolní náhle, obvykle doprovázeno výrobou světlo, teplo, zvuk, a tlak. An výbušný náboj je měřené množství výbušného materiálu, které může být složeno pouze z jedné složky nebo může být směsí obsahující alespoň dvě látky.

Potenciální energie uložená ve výbušném materiálu může být například

• chemická energie, jako nitroglycerin nebo obilný prach
• pod tlakem plyn, jako je a plynová láhev, aerosol může nebo BLEVE
• jaderný energie, například v štěpitelný izotopy uran-235 a plutonium-239

Výbušné materiály lze rozdělit do kategorií podle rychlosti, s jakou expandují. Materiály, které vybuchnout (čelo chemické reakce se pohybuje materiálem rychleji než rychlost zvuku ) se říká, že jsou „výbušniny“ a materiály, které deflagrovat se o nich říká, že jsou „málo výbušné“. Výbušniny lze také kategorizovat podle jejich citlivost. Citlivé materiály, které mohou být iniciovány relativně malým množstvím tepla nebo tlaku, jsou primární výbušniny a materiály, které jsou relativně necitlivé sekundární nebo terciární výbušniny.

Může explodovat široká škála chemikálií; menší počet se vyrábí speciálně za účelem použití jako výbušniny. Zbytek je příliš nebezpečný, citlivý, toxický, drahý, nestabilní nebo náchylný k rozkladu nebo degradaci během krátké doby.

Naproti tomu některé materiály jsou pouze hořlavý nebo hořlavý pokud hoří bez výbuchu.

Rozdíl však není ostrý. Některé materiály - prach, prášek, plyny nebo těkavé organické kapaliny - mohou být za běžných podmínek jednoduše hořlavé nebo hořlavé, ale ve specifických situacích nebo formách, jako například rozptýlené vzdušné mraky nebo uvěznění nebo náhlé propuštění.

Dějiny

Great Western Powder Company z Toleda v Ohiu, výrobce výbušnin, viděný v roce 1905

Historie chemických výbušnin spočívá v historii střelného prachu.^[1][2] Během dynastie Tchang v 9. století se taoističtí čínští alchymisté dychtivě snažili najít elixír nesmrtelnosti.^[3] V tomto procesu narazili na výbušný vynález střelného prachu vyrobeného z uhlí, ledku a síry v roce 1044. Střelný prach byl první formou chemických výbušnin a do roku 1161 Číňané používali výbušniny poprvé ve válce.^[4][5][6] Číňané by zahrnovali výbušniny vystřelené z bambusových nebo bronzových trubek známých jako bambusové požární sušenky. Číňané také vložili živé krysy do bambusových hasičů; při střelbě směrem k nepříteli vytvořily planoucí krysy velké psychologické důsledky - vyděsily nepřátelské vojáky a způsobily divokou jízdu.^[7]

Ačkoli rané tepelné zbraně, jako Řecký oheň, existují od starověku, první široce používaná výbušnina v válčení a hornictví byl Černý prášek, vynalezený v 9. století v Číně čínskými alchymisty Song. Tento materiál byl citlivý na vodu a produkoval velké množství tmavého kouře. První užitečná výbušnina silnější než černý prach byla nitroglycerin, vyvinutý v roce 1847. Jelikož nitroglycerin je kapalný a vysoce nestabilní, byl nahrazen nitrocelulóza, trinitrotoluen (TNT ) v roce 1863, bezdýmný prášek, dynamit v roce 1867 a gelignit (poslední dva jsou sofistikované stabilizované přípravky nitroglycerinu spíše než chemické alternativy, oba vynalezl Alfred Nobel ). První světová válka vedla k přijetí TNT v dělostřeleckých granátech. Druhá světová válka zaznamenala rozsáhlé používání nových výbušnin (viz Seznam výbušnin použitých během druhé světové války ). Na druhé straně byly do značné míry nahrazeny výkonnějšími výbušninami, jako jsou C-4 a PETN. C-4 a PETN však reagují s kovem a snadno se vznítí, ale na rozdíl od TNT jsou C-4 a PETN vodotěsné a tvárné.^[8]

Aplikace

Komerční

Přehrát média

Video o bezpečnostních opatřeních na místech výbuchu

Největší komerční aplikace výbušnin je hornictví. Ať už je důl na povrchu nebo je pohřben v podzemí, detonaci nebo vznícení vysoké nebo nízké výbušniny ve stísněném prostoru lze použít k uvolnění poměrně konkrétního dílčího objemu křehkého materiálu v mnohem větším objemu stejného nebo podobný materiál. Těžařský průmysl má tendenci používat výbušniny na bázi dusičnanů, jako je emulze topného oleje a roztoků dusičnanu amonného, směsi pilulek dusičnanu amonného (pelety hnojiv) a topného oleje (ANFO ) a želatinové suspenze nebo kaše dusičnanu amonného a hořlavých paliv.

V materiálových vědách a inženýrství se výbušniny používají v opláštění (svařování výbuchem ). Tenká deska z nějakého materiálu je umístěna nahoře na tlusté vrstvě jiného materiálu, přičemž obě vrstvy jsou obvykle z kovu. Na tenkou vrstvu je umístěna výbušnina. Na jednom konci vrstvy výbušniny je zahájena exploze. Obě kovové vrstvy jsou spolu tlačeny vysokou rychlostí a velkou silou. Výbuch se šíří z iniciačního místa výbušninou. V ideálním případě to vytvoří metalurgické spojení mezi dvěma vrstvami.

Přehrát média

Video popisující, jak bezpečně manipulovat s výbušninami v dolech.

Vzhledem k tomu, že doba, kterou rázová vlna tráví v kterémkoli bodě, je malá, můžeme vidět smíchání dvou kovů a jejich povrchových chemických vlastností, a to prostřednictvím určité části hloubky, a mají tendenci být nějakým způsobem smíchány. Je možné, že část frakce povrchového materiálu z kterékoli vrstvy se nakonec vysune, když je dosaženo konce materiálu. Hmotnost nyní „svařované“ dvojvrstvy může být tedy menší než součet hmotností dvou počátečních vrstev.

Existují aplikace, kde rázová vlna a elektrostatika mohou vést k projektilům s vysokou rychlostí.^{[Citace je zapotřebí ]}

Válečný

Civilní

Bezpečnost

Typy

Chemikálie

The mezinárodní piktogram pro výbušné látky

Výbuch je druh spontánní chemické reakce, která, jakmile je zahájena, je poháněna jak velkou exotermickou změnou (velkým uvolňováním tepla), tak velkým pozitivním entropie změna (uvolňuje se velké množství plynů) při přechodu z reaktantů na produkty, čímž se vytváří termodynamicky příznivý proces navíc k procesu, který se šíří velmi rychle. Výbušniny jsou tedy látky, které obsahují velké množství uložené energie chemické vazby. Energetická stabilita plynných produktů, a tedy jejich tvorba, pochází z tvorby silně vázaných druhů, jako je oxid uhelnatý, oxid uhličitý a (di) dusík, které obsahují silné dvojné a trojné vazby s pevností vazby téměř 1 MJ / mol. V důsledku toho většina komerčních výbušnin obsahuje organické sloučeniny -NE₂, -ALE NE₂ a -NHNO₂ skupiny, které při detonaci uvolňují plyny jako výše uvedené (např. nitroglycerin, TNT, HMX, PETN, nitrocelulóza ).^[9]

Výbušnina je klasifikována jako výbušnina s nízkou nebo vysokou výbušností podle rychlosti spalování: málo výbušniny rychle hoří (nebo deflagrovat ), zatímco vysoce výbušniny vybuchnout. I když jsou tyto definice odlišné, problém přesného měření rychlého rozkladu ztěžuje praktickou klasifikaci výbušnin.

Tradiční mechanika výbušnin je založena na nárazově citlivé rychlé oxidaci uhlíku a vodíku na oxid uhličitý, oxid uhelnatý a vodu ve formě páry. Dusičnany obvykle poskytují požadovaný kyslík ke spalování uhlíkového a vodíkového paliva. Vysoce výbušniny mají tendenci mít kyslík, uhlík a vodík obsažené v jedné organické molekule a méně citlivé výbušniny jako ANFO jsou kombinace paliv (uhlík a vodík) a dusičnan amonný. K výbušnině lze přidat senzibilizátor, jako je práškový hliník, aby se zvýšila energie detonace. Po výbuchu se dusíková část výbušné směsi jeví jako plynný dusík a toxická oxidy dusičné.

Rozklad

The chemický rozklad výbušniny může trvat roky, dny, hodiny nebo zlomek sekundy. Pomalejší procesy rozkladu probíhají při skladování a jsou zajímavé pouze z hlediska stability. Zajímavější jsou kromě rozkladu další dvě rychlé formy: deflagrace a detonace.

Deflagration

Při deflagraci se rozklad výbušného materiálu šíří čelem plamene, který se pomalu pohybuje výbušným materiálem při rychlostech nižších, než je rychlost zvuku v látce (obvykle pod 1000 m / s)^[10] na rozdíl od detonace, ke které dochází při rychlostech vyšších než je rychlost zvuku. Deflagration je charakteristikou málo výbušný materiál.

Detonace

Tento termín se používá k popisu výbušného jevu, kterým je rozklad propagováno výbušninou rázová vlna procházet výbušným materiálem rychlostí vyšší, než je rychlost zvuku v látce.^[11] Přední část nárazu je schopna projít vysoce výbušným materiálem nadzvukovou rychlostí, obvykle tisíce metrů za sekundu.

Exotický

Kromě chemických výbušnin existuje řada exotičtějších výbušných materiálů a exotické metody způsobení výbuchů. Mezi příklady patří jaderné výbušniny a náhlé zahřátí látky na a plazma stát s vysokou intenzitou laser nebo elektrický oblouk.

Laserové a obloukové ohřevy se používají v laserových rozbuškách, explodující můstkové rozbušky, a explodující fóliové iniciátory kde rázová vlna a následná detonace v konvenčním chemickém výbušném materiálu vznikají zahřátím laserovým nebo elektrickým obloukem. Laserová a elektrická energie se v současnosti v praxi nepoužívají k výrobě většiny potřebné energie, ale pouze k iniciaci reakcí.

Vlastnosti

Pro určení vhodnosti výbušné látky pro konkrétní použití, její fyzický vlastnosti musí být nejprve znám. Užitečnost výbušniny lze ocenit pouze tehdy, jsou-li plně pochopeny vlastnosti a faktory, které je ovlivňují. Některé z důležitějších charakteristik jsou uvedeny níže:

Citlivost

Citlivost se týká snadnosti, s jakou může být výbušnina zapálena nebo odpálena, tj. Množství a intenzita šokovat, tření nebo teplo to je povinné. Když termín citlivost Je třeba věnovat pozornost objasnění toho, o jaké citlivosti se diskutuje. Relativní citlivost dané výbušniny na náraz se může velmi lišit od její citlivosti na tření nebo teplo. Některé z testovacích metod používaných ke stanovení citlivosti se týkají:

• Dopad - Citlivost je vyjádřena jako vzdálenost, kterou musí být standardní hmota upuštěna na materiál, aby explodoval.
• Tření - Citlivost se vyjadřuje množstvím tlaku vyvíjeného na materiál, aby se vytvořilo dostatečné tření, které by způsobilo reakci.
• Teplo - Citlivost je vyjádřena jako teplota, při které dochází k rozkladu materiálu.

Specifické výbušniny (obvykle, ale ne vždy vysoce citlivé na jedné nebo více ze tří výše uvedených os) mohou být výstředně citlivé na takové faktory, jako je pokles tlaku, zrychlení, přítomnost ostrých hran nebo drsných povrchů, nekompatibilní materiály nebo dokonce - ve vzácných případech —Jaderné nebo elektromagnetické záření. Tyto faktory představují zvláštní nebezpečí, která mohou vyloučit jakoukoli praktickou užitečnost.

Při výběru výbušniny pro konkrétní účel je důležitým faktorem citlivost. Výbušnina v průbojném projektilu musí být relativně necitlivá, jinak by náraz způsobil detonaci, než pronikne do požadovaného bodu. Výbušné čočky kolem jaderných nábojů jsou také navrženy tak, aby byly vysoce necitlivé, aby se minimalizovalo riziko náhodné detonace.

Citlivost na zahájení

Index kapacity výbušniny, která má být trvale odpálena k detonaci. Je definována silou rozbušky, která jistě rozbušku rozbuší na trvalou a nepřetržitou detonaci. Odkazuje se na Sellier-Bellot stupnice, která se skládá ze série 10 rozbušek, od n. 1 až n. 10, z nichž každý odpovídá rostoucí hmotnosti vsázky. V praxi je dnes většina trhavin na trhu citlivá na n. 8 rozbuška, kde náplň odpovídá 2 gramům rtuť fulminát.

Rychlost detonace

Rychlost, s jakou se reakční proces šíří ve hmotě výbušniny. Většina komerčních těžebních výbušnin má detonační rychlosti v rozmezí od 1800 m / s do 8000 m / s. Dnes lze detonační rychlost měřit s přesností. Spolu s hustotou je to důležitý prvek ovlivňující výtěžek přenášené energie jak pro atmosférický přetlak, tak pro pozemní zrychlení. Podle definice má „málo výbušný“, jako černý prach nebo bezdýmný střelný prach, rychlost hoření 171–631 m / s.^[12] Naproti tomu „vysoce výbušný“, ať už primární, jako např zápalná šňůra, nebo sekundární, jako je TNT nebo C-4, má výrazně vyšší rychlost hoření.^[13]

Stabilita

Stabilita je schopnost výbušniny být skladován bez zhoršení.

Stabilitu výbušniny ovlivňují následující faktory:

• Chemické složení. V nejpřísnějším technickém smyslu je slovo „stabilita“ termodynamický termín označující energii látky ve vztahu k referenčnímu stavu nebo k nějaké jiné látce. V souvislosti s výbušninami však stabilita obvykle označuje snadnou detonaci, která je znepokojena kinetika (tj. rychlost rozkladu). Možná je tedy nejlepší rozlišovat termíny stabilně a kineticky stabilně odkazem na termíny „inertní“. O kineticky nestabilní látce se naopak říká, že je „labilní“. Obecně se uznává, že určité skupiny mají rádi nitroskupinu (–NO₂), dusičnan (-ALE NE₂), a azid (–N₃), jsou skutečně labilní. Kineticky existuje nízká aktivační bariéra proti rozkladné reakci. V důsledku toho tyto sloučeniny vykazují vysokou citlivost na plamen nebo mechanické rázy. Chemická vazba v těchto sloučeninách je charakterizována jako převážně kovalentní, a proto nejsou termodynamicky stabilizovány vysokou iontově-mřížkovou energií. Kromě toho mají obecně pozitivní entalpie tvorby a existuje jen malá mechanická překážka vnitřnímu molekulárnímu přeskupení, aby se získaly termodynamicky stabilnější (silněji vázané) produkty rozkladu. Například v azid olovnatý, Pb (č₃)₂, atomy dusíku jsou již navzájem vázány, takže rozklad na Pb a N₂^[1] je relativně snadné.
• Teplota skladování. Rychlost rozkladu výbušnin se zvyšuje při vyšších teplotách. Všechny standardní vojenské výbušniny lze považovat za látky s vysokým stupněm stability při teplotách od –10 do +35 ° C, ale každá z nich má vysokou teplotu, při které její rychlost rozklad rychle zrychluje a stabilita se snižuje. Pravidlem je, že většina výbušnin je nebezpečně nestabilní při teplotách nad 70 ° C.
• Vystaveni sluneční světlo. Při vystavení působení ultrafialový paprsky slunečního záření, obsahuje mnoho výbušných sloučenin dusík skupiny se rychle rozkládají, což ovlivňuje jejich stabilitu.
• Elektrický výboj. Elektrostatický nebo jiskra citlivost na iniciaci je u řady výbušnin běžná. Statický nebo jiný elektrický výboj může za určitých okolností stačit k vyvolání reakce, dokonce detonace. Výsledkem je bezpečná manipulace s výbušninami a pyrotechnika obvykle vyžaduje správné elektrické uzemnění provozovatele.

Síla, výkon a síla

Termín Napájení nebo výkon jak se aplikuje na výbušninu, odkazuje na její schopnost pracovat. V praxi je definována jako schopnost výbušniny dosáhnout toho, co je zamýšleno ve způsobu dodávky energie (tj. Projekce fragmentů, výbuch vzduchu, vysokorychlostní paprsek, podvodní šok a bublinová energie atd.). Výbušná síla nebo výkon se hodnotí na míru šitou sérií testů k posouzení materiálu pro jeho zamýšlené použití. Z níže uvedených testů jsou u většiny testovacích programů běžné testy expanze válců a tryskání vzduchem a ostatní podporují konkrétní aplikace.

• Zkouška roztažnosti válce. Standardní množství výbušniny je naloženo do dlouhé prohlubně válec, obvykle z mědi, a na jednom konci vybuchl. Shromažďují se údaje o rychlosti radiální expanze válce a maximální rychlosti stěny válce. Tím se také stanoví Gurneyova energie nebo 2E.
• Fragmentace válce. Standardní ocelový válec je nabitý výbušninami a odpálen v pilinové jámě. The fragmenty jsou shromážděny a analyzována distribuce velikosti.
• Tlak detonace (Chapman – Jouguetův stav ). Detonace údaje o tlaku odvozené z měření rázových vln přenášených do vody detonací válcových výbušnin standardní velikosti.
• Stanovení kritického průměru. Tato zkouška stanoví minimální fyzickou velikost, kterou musí náboj konkrétní výbušniny udržovat, aby udržela vlastní detonační vlnu. Postup zahrnuje detonaci řady nábojů různých průměrů, dokud nejsou pozorovány potíže s šířením detonačních vln.
• Rychlost detonace masivního průměru. Rychlost detonace závisí na hustotě zatížení (c), průměru náboje a velikosti zrna. Hydrodynamická teorie detonace použitá při předpovídání výbušných jevů nezahrnuje průměr nálože, a tedy detonační rychlost, pro obrovský průměr. Tento postup vyžaduje odpálení řady nábojů stejné hustoty a fyzické struktury, ale různých průměrů, a extrapolace výsledných detonačních rychlostí, aby bylo možné předpovědět detonační rychlost náboje o velkém průměru.
• Tlak versus zmenšená vzdálenost. Nálož určité velikosti je odpálena a její tlakové účinky měřeny na standardní vzdálenost. Získané hodnoty jsou porovnány s hodnotami pro TNT.
• Impuls proti zmenšené vzdálenosti. Nálož určité velikosti je odpálena a její impuls (oblast pod křivkou tlaku a času) je měřen jako funkce vzdálenosti. Výsledky jsou uvedeny v tabulce a vyjádřeny jako ekvivalenty TNT.
• Relativní energie bublin (RBE). Nálož o hmotnosti 5 až 50 kg je odpálena ve vodě a piezoelektrická měřidla měří špičkový tlak, časovou konstantu, impuls a energii.

RBE může být definován jako K._X 3

RBE = K._s

kde K. = doba expanze bubliny pro experiment (X) nebo standard (s) nabít.

Brisance

Kromě síly vykazují výbušniny druhou charakteristiku, kterou je jejich rozbitý účinek nebo brisance (z francouzského významu na „zlomit“), která se odlišuje a odděluje od jejich celkové pracovní kapacity. Tato charakteristika má praktický význam pro stanovení účinnosti výbuchu v rozbití granátů, plášťů bomb, granáty, a podobně. Rychlost, s jakou výbušnina dosáhne svého maximálního tlaku (Napájení ) je měřítkem jeho brisance. Brisance hodnoty se používají především ve Francii a Rusku.

Zkouška drcením písku se běžně používá ke stanovení relativní leskosti ve srovnání s TNT. Žádný test není schopen přímo porovnat výbušné vlastnosti dvou nebo více sloučenin; je důležité zkoumat data z několika takových testů (rozdrcení písku, trauzl a tak dále), aby bylo možné měřit relativní brisance. Pravé hodnoty pro srovnání vyžadují polní experimenty.

Hustota

Hustota zatížení znamená hmotnost výbušniny na jednotku objemu. K dispozici je několik způsobů nakládání, včetně nakládání pelet, nakládání odlitků a nakládání lisem, přičemž výběr závisí na vlastnostech výbušniny. V závislosti na použité metodě lze dosáhnout průměrné hustoty náplně, která je v rozmezí 80–99% teoretické maximální hustoty výbušniny. Vysoká hustota zatížení se může snížit citlivost tím, že Hmotnost odolnější vůči vnitřnímu tření. Pokud je však hustota zvýšena do té míry, že tento jedinec krystaly jsou rozdrceny, výbušnina může být citlivější. Zvýšená hustota zatížení také umožňuje použití výbušnějších látek, čímž se zvyšuje výkon motoru hlavice. Je možné stlačit výbušninu nad bod citlivosti, známý také jako mrtvý stisk, ve kterém materiál již není možné spolehlivě zahájit, pokud vůbec.

Volatilita

Volatilita je připravenost látky odpařuje se. Nadměrná volatilita má často za následek vývoj tlaku v nábojích a rozdělování směsí na jejich složky. Těkavost ovlivňuje chemické složení výbušniny tak, že může dojít k výraznému snížení stability, což má za následek zvýšení nebezpečí manipulace.

Hygroskopičnost a odolnost proti vodě

Zavedení voda do výbušniny je velmi nežádoucí, protože snižuje citlivost, sílu a rychlost detonace výbušniny. Hygroskopičnost je měřítkem tendencí materiálu absorbovat vlhkost. Vlhkost nepříznivě ovlivňuje výbušniny tím, že působí jako inertní materiál, který absorbuje teplo při odpařování, a působí jako médium s rozpouštědly, které může způsobit nežádoucí chemické reakce. Citlivost, síla a rychlost detonace jsou sníženy inertními materiály, které snižují kontinuitu výbušné hmoty. Když se obsah vlhkosti odpaří během detonace, dojde k ochlazení, které snižuje teplotu reakce. Stabilita je také ovlivněna přítomností vlhkosti, protože vlhkost podporuje rozklad výbušniny a navíc způsobuje korozi kovové nádoby s výbušninou.

Výbušniny se navzájem značně liší, pokud jde o jejich chování v přítomnosti vody. Želatinové dynamity obsahující nitroglycerin mají určitou odolnost proti vodě. Výbušniny založené na dusičnan amonný mají malou nebo žádnou odolnost proti vodě, protože dusičnan amonný je vysoce rozpustný ve vodě a je hygroskopický.

Toxicita

Mnoho výbušnin je toxický do určité míry. Výrobními vstupy mohou být také organické sloučeniny nebo nebezpečné materiály, které kvůli rizikům vyžadují zvláštní zacházení (např karcinogeny ). Produkty rozkladu, zbytkové pevné látky nebo plyny některých výbušnin mohou být toxické, zatímco jiné jsou neškodné, jako je oxid uhličitý a voda.

Příklady škodlivých vedlejších produktů jsou:

• Těžké kovy, jako je olovo, rtuť a baryum z primerů (pozorovány ve velkém rozsahu střelby)
• Oxidy dusíku z TNT
• Chloristany, pokud se používají ve velkém množství

„Zelené výbušniny“ usilují o snížení dopadů na životní prostředí a zdraví. Příkladem je bezolovnatý primární výbušný 5-nitrotetrazolát měďný, alternativa k azid olovnatý.^[14] Jednou z odrůd zelené výbušniny jsou výbušniny CDP, jejichž syntéza nezahrnuje žádné toxické přísady, při detonaci spotřebovává oxid uhličitý a při použití neuvolňuje žádné oxidy dusíku do atmosféry.^{[Citace je zapotřebí ]}

Výbušný vlak

Výbušný materiál může být zabudován do výbušný vlak zařízení nebo systému. Příkladem je pyrotechnický vodič, který zapálí posilovač, což způsobí detonaci hlavního náboje.

Objem produktů výbuchu

Nejčastěji používanými výbušninami jsou kondenzované kapaliny nebo pevné látky přeměněné na plynné produkty výbušnými chemickými reakcemi a energií uvolněnou těmito reakcemi. Typicky jsou to plynné produkty úplné reakce oxid uhličitý, pára, a dusík.^[15] Plynné objemy vypočítané pomocí zákon o ideálním plynu mají tendenci být příliš velké při vysokých tlacích charakteristických pro exploze.^[16] Konečné zvětšení objemu lze odhadnout na tři řády nebo jeden litr na gram výbušniny. Výbušniny s deficitem kyslíku budou generovat saze nebo podobné plyny kysličník uhelnatý a vodík, které mohou reagovat s okolními materiály, například atmosférickými kyslík.^[15] Pokusy o získání přesnějších odhadů objemu musí brát v úvahu možnost takových vedlejších reakcí, kondenzace páry a rozpustnosti plynů, jako je oxid uhličitý, ve vodě.^[17]

Pro srovnání je detonace CDP založena na rychlé redukci oxidu uhličitého na uhlík s bohatým uvolňováním energie. Spíše než produkovat typické odpadní plyny, jako je oxid uhličitý, oxid uhelnatý, dusík a oxidy dusíku, CDP se liší. Místo toho se vysoce energetická redukce oxidu uhličitého na uhlík odpařuje a natlakuje přebytečný suchý led na vlnové frontě, což je jediný plyn uvolněný z detonace. Rychlost detonace pro formulace CDP lze proto upravit úpravou hmotnostního procenta redukčního činidla a suchého ledu. Detonace CDP produkují velké množství pevných materiálů, které mohou mít jako brusivo velkou komerční hodnotu:

Příklad - detonační reakce CDP s hořčíkem: XCO₂ + 2Mg → 2MgO + C + (X-1) CO₂

Produktem detonace v tomto příkladu je oxid hořečnatý, uhlík v různých fázích včetně diamantu a odpařený přebytek oxidu uhličitého, který nebyl spotřebován množstvím hořčíku ve výbušné směsi.^[18]

Kyslíková bilance (OB% nebo Ω)

Rovnováha kyslíku je výraz, který se používá k označení stupně oxidace výbušniny. Pokud výbušná molekula obsahuje jen tolik kyslíku, aby přeměnila veškerý svůj uhlík na oxid uhličitý, veškerý svůj vodík na vodu a veškerý svůj kov na oxid kovu bez přebytku, má tato molekula nulovou kyslíkovou bilanci. Říká se, že molekula má pozitivní kyslíkovou bilanci, pokud obsahuje více kyslíku, než je potřeba, a negativní kyslíkovou bilanci, pokud obsahuje méně kyslíku, než je potřeba.^[19] Citlivost, síla, a brisance výbušniny jsou do jisté míry závislé na kyslíkové bilanci a mají tendenci se přibližovat svým maximům, když se kyslíková bilance blíží nule.

Kyslíková rovnováha platí pro tradiční mechaniku výbušnin za předpokladu, že uhlík je během detonace oxidován na oxid uhelnatý a oxid uhličitý. V tom, co se odborníkovi na výbušniny zdá jako paradox, využívá Cold Detonation Physics uhlík v jeho nejvíce oxidovaném stavu jako zdroj kyslíku ve formě oxidu uhličitého. Kyslíková bilance se tedy na formulaci CDP nevztahuje, nebo musí být vypočítána bez zahrnutí uhlíku do oxidu uhličitého.^[18]

Chemické složení

Chemická výbušnina může sestávat buď z chemicky čisté sloučeniny, jako je např nitroglycerin nebo směs a palivo a okysličovadlo, jako Černý prášek nebo obilný prach a vzduch.

Čisté sloučeniny

Některé chemické sloučeniny jsou nestabilní v tom, že při šoku reagují, pravděpodobně až do detonace. Každá molekula sloučeniny disociuje na dvě nebo více nových molekul (obecně plynů) s uvolňováním energie.

• Nitroglycerin: Vysoce nestabilní a citlivá kapalina
• Acetonperoxid: Velmi nestabilní bílá organický peroxid
• TNT: Žluté necitlivé krystaly, které lze roztavit a odlit bez detonace
• Dusičnan celulózy: Nitrovaný polymer, který může být vysoce nebo málo výbušný v závislosti na úrovni nitrace a podmínkách
• RDX, PETN, HMX: Velmi silné výbušniny, které lze použít čisté nebo v plastových výbušninách
  • C-4 (nebo složení C-4): An RDX plastická trhavina plastifikované, aby byly lepicí a tvárné

Výše uvedená složení mohou popisovat většinu výbušného materiálu, ale praktická výbušnina bude často zahrnovat malé procento jiných látek. Například, dynamit je směs vysoce citlivého nitroglycerinu s piliny práškové oxid křemičitý nebo nejčastěji křemelina, které působí jako stabilizátory. Mohou být přidávány plasty a polymery k vázání prášků výbušných sloučenin; mohou být začleněny vosky, aby byly bezpečnější při manipulaci; hliník může být přidán prášek ke zvýšení celkové energie a vysokých účinků. Výbušné sloučeniny jsou také často „legované“: prášky HMX nebo RDX lze mísit (typicky litím z taveniny) s TNT za vzniku Octol nebo Cyklotol.

Oxidované palivo

An okysličovadlo je čistá látka (molekula ), že při chemické reakci může přispívat některé atomy jednoho nebo více oxidujících prvků, ve kterých palivo součást výbušných popálenin. Na nejjednodušší úrovni může být oxidační činidlo samo o sobě oxidační živel, jako plynný nebo kapalný kyslík.

• Černý prášek: Dusičnan draselný, dřevěné uhlí a síra
• Flash prášek: Jemný kovový prášek (obvykle hliník nebo hořčík ) a silné oxidační činidlo (např. chlorečnan draselný nebo chloristan )
• Ammonální: Dusičnan amonný a hliníkový prášek
• Armstrongova směs: Chlorečnan draselný a červený fosfor. Jedná se o velmi citlivou směs. Jedná se o primární vysoce výbušninu, při které síra nahrazuje část nebo veškerý fosfor, aby mírně snížila citlivost.
• Fyzika studené detonace: Kombinace oxidu uhličitého ve formě suchého ledu (netradiční zdroj kyslíku) a práškových redukčních látek (palivo), jako je hořčík a hliník.^[18]
• Sprengel výbušniny: Velmi obecná třída obsahující jakékoli silné oxidační činidlo a vysoce reaktivní palivo, ačkoli v praxi se název nejčastěji používal pro směsi chlorečnany a nitroaromatika.
  • ANFO: Dusičnan amonný a topný olej
  • Cheddites: Chloráty nebo chloristany a olej
  • Oxyliquits: Směsi organických materiálů a kapalný kyslík
  • Panclastity: Směsi organických materiálů a oxid dusný

Dostupnost a náklady

Dostupnost a náklady na výbušniny jsou určeny dostupností surovin a náklady, složitostí a bezpečností výrobních operací.

Klasifikace

Podle citlivosti

Hlavní

A primární výbušnina je výbušnina, která je extrémně citlivá na podněty, jako je dopad, tření, teplo, statická elektřina nebo elektromagnetická radiace. Některé primární výbušniny jsou také známé jako kontaktovat výbušniny. Je zapotřebí relativně malé množství energie zahájení. Jako velmi obecné pravidlo se za primární výbušniny považují ty sloučeniny, které jsou citlivější než PETN. Z praktického hlediska jsou primární výbušniny dostatečně citlivé, aby je bylo možné spolehlivě spustit úderem kladiva; PETN však lze také obvykle zahájit tímto způsobem, takže se jedná pouze o velmi široký vodítko. Navíc několik sloučenin, jako je trijodid dusíku, jsou tak citlivé, že s nimi nelze manipulovat ani bez detonace. Jodovodík je tak citlivý, že ho lze spolehlivě odpálit expozicí alfa záření; je to jediná výbušnina, pro kterou to platí.^{[Citace je zapotřebí ]}

Primární výbušniny se často používají v rozbušky nebo do spoušť větší náboje méně citlivých sekundární výbušniny. Primární výbušniny se běžně používají v trhací čepice a perkusní čepice přeložit signál fyzického šoku. V jiných situacích se k zahájení akce, tj. Výbuchu, používají různé signály, jako je elektrický nebo fyzický šok, nebo v případě laserových detonačních systémů světlo. Malé množství, obvykle miligramy, je dostatečné k iniciaci větší dávky výbušniny, se kterou je obvykle bezpečnější zacházet.

Příklady primárních výbušnin jsou:

Sekundární

A sekundární výbušnina je méně citlivý než primární výbušnina a vyžaduje k zahájení podstatně více energie. Protože jsou méně citlivé, jsou použitelné v široké škále aplikací a bezpečnější při manipulaci a skladování. Sekundární výbušniny se ve výbušném vlaku používají ve větším množství a jsou obvykle iniciovány menším množstvím primární výbušniny.

Mezi příklady sekundárních výbušnin patří TNT a RDX.

Terciární

Terciární výbušniny, také zvaný trhací prostředky, jsou tak necitliví na šok, že je nelze spolehlivě odpálit praktickým množstvím primární výbušnina, a místo toho vyžadují meziprodukt posilovač výbušnin z sekundární výbušnina. Často se používají pro bezpečnost a obvykle nižší náklady na materiál a manipulaci. Největší spotřebitelé jsou velcí hornictví a konstrukce operace.

Většina terciárních organizací zahrnuje palivo a oxidační činidlo. ANFO může být terciární výbušninou, pokud je její reakční rychlost nízká.

Podle rychlosti

Nízký

Nízko výbušniny jsou sloučeniny, u nichž rychlost rozkladu prochází materiálem méně než rychlost zvuku (0,34 km za sekundu (1100 stop / s)). The decomposition is propagated by a flame front (deflagration ) which travels much more slowly through the explosive material than a rázová vlna a vysoce výbušný. Under normal conditions, low explosives undergo deflagration at rates that vary from a few centimetres per second to approximately 0.4 kilometres per second (1,300 ft/s). It is possible for them to deflagrate very quickly, producing an effect similar to a detonace. This can happen under higher tlak nebo teplota, which usually occurs when ignited in a confined space.^{[Citace je zapotřebí ]}

A low explosive is usually a mixture of a hořlavý substance and an oxidant that decomposes rapidly (deflagration); however, they burn more slowly than a vysoce výbušný, which has an extremely fast burn rate.^{[Citace je zapotřebí ]}

Low explosives are normally employed as pohonné hmoty. Included in this group are petroleum products such as propan a benzín, střelný prach (počítaje v to bezdýmný prášek ), and light pyrotechnika, jako světlice a ohňostroj, but can replace high explosives in certain applications, see gas pressure blasting.^{[Citace je zapotřebí ]}

Vysoký

High explosives (HE) are explosive materials that detonate, což znamená, že explozivní shock front passes through the material at a nadzvukový Rychlost. High explosives detonate with explosive velocity of about 3–9 kilometres per second (9,800–29,500 ft/s). For instance, TNT has a detonation (burn) rate of approximately 5.8 km/s (19,000 feet per second), detonating cord of 6.7 km/s (22,000 feet per second), and C-4 about 8.5 km/s (29,000 feet per second). They are normally employed in mining, demolition, and military applications. They can be divided into two explosives classes differentiated by citlivost: primární výbušnina a secondary explosive. Termín vysoce výbušný is in contrast with the term low explosive, which explodes (deflagrates ) at a lower rate.

Countless high-explosive compounds are chemically possible, but commercially and militarily important ones have included NG, TNT, TNX, RDX, HMX, PETN, TATB, a HNS.

By physical form

Explosives are often characterized by the physical form that the explosives are produced or used in. These use forms are commonly categorized as:^[23]

• Výlisky
• Castings
• Plastic or polymer bonded
• Plastic explosives, a.k.a. putties
• Rubberized
• Extrudable
• Binární
• Blasting agents
• Slurries and gels
• Dynamity

Shipping label classifications

Shipping labels and tags may include both Spojené národy and national markings.

United Nations markings include numbered Hazard Class and Division (HC/D) codes and alphabetic Compatibility Group codes. Though the two are related, they are separate and distinct. Any Compatibility Group designator can be assigned to any Hazard Class and Division. An example of this hybrid marking would be a consumer firework, which is labeled as 1.4G or 1.4S.

Examples of national markings would include Ministerstvo dopravy Spojených států (U.S. DOT) codes.

United Nations Organization (UNO) Hazard Class and Division (HC/D)

Explosives warning sign

The Hazard Class and Division (HC/D) is a numeric designator within a hazard class indicating the character, predominance of associated hazards, and potential for causing personnel casualties and property damage. It is an internationally accepted system that communicates using the minimum amount of markings the primary hazard associated with a substance.^[24]

Listed below are the Divisions for Class 1 (Explosives):

• 1.1 Mass Detonation Hazard. With HC/D 1.1, it is expected that if one item in a container or pallet inadvertently detonates, the explosion will sympathetically detonate the surrounding items. The explosion could propagate to all or the majority of the items stored together, causing a mass detonation. There will also be fragments from the item's casing and/or structures in the blast area.
• 1.2 Non-mass explosion, fragment-producing. HC/D 1.2 is further divided into three subdivisions, HC/D 1.2.1, 1.2.2 and 1.2.3, to account for the magnitude of the effects of an explosion.
• 1.3 Mass fire, minor blast or fragment hazard. Propellants and many pyrotechnic items fall into this category. If one item in a package or stack initiates, it will usually propagate to the other items, creating a mass fire.
• 1.4 Moderate fire, no blast or fragment. HC/D 1.4 items are listed in the table as explosives with no significant hazard. Most small arms ammunition (including loaded weapons) and some pyrotechnic items fall into this category. If the energetic material in these items inadvertently initiates, most of the energy and fragments will be contained within the storage structure or the item containers themselves.
• 1.5 mass detonation hazard, very insensitive.
• 1.6 detonace hazard without mass detonation hazard, extremely insensitive.

To see an entire UNO Table, browse Paragraphs 3-8 and 3-9 of NAVSEA OP 5, Vol. 1, Chapter 3.

Class 1 Compatibility Group

Compatibility Group codes are used to indicate storage compatibility for HC/D Class 1 (explosive) materials. Letters are used to designate 13 compatibility groups as follows.

• A: Primary explosive substance (1.1A).
• B: An article containing a primary explosive substance and not containing two or more effective protective features. Some articles, such as detonator assemblies for blasting and primers, cap-type, are included. (1.1B, 1.2B, 1.4B).
• C: Propellant explosive substance or other deflagrating explosive substance or article containing such explosive substance (1.1C, 1.2C, 1.3C, 1.4C). These are bulk pohonné hmoty, propelling charges, and devices containing propellants with or without means of ignition. Examples include single-based propellant, double-based propellant, triple-based propellant, and composite propellants, solid propellant rocket motors and ammunition with inert projectiles.
• D: Secondary detonating explosive substance or black powder or article containing a secondary detonating explosive substance, in each case without means of initiation and without a propelling charge, or article containing a primary explosive substance and containing two or more effective protective features. (1.1D, 1.2D, 1.4D, 1.5D).
• E: Article containing a secondary detonating explosive substance without means of initiation, with a propelling charge (other than one containing flammable liquid, gel or hypergolický liquid) (1.1E, 1.2E, 1.4E).
• F containing a sekundární detonating explosive substance with its means of initiation, with a propelling charge (other than one containing flammable liquid, gel or hypergolic liquid) or without a propelling charge (1.1F, 1.2F, 1.3F, 1.4F).
• G: Pyrotechnic substance or article containing a pyrotechnic substance, or article containing both an explosive substance and an illuminating, incendiary, tear-producing or smoke-producing substance (other than a water-activated article or one containing white phosphorus, phosphide or flammable liquid or gel or hypergolic liquid) (1.1G, 1.2G, 1.3G, 1.4G). Examples include Flares, signals, incendiary or illuminating ammunition and other smoke and tear producing devices.
• H: Article containing both an explosive substance and white phosphorus (1.2H, 1.3H). These articles will spontaneously combust when exposed to the atmosphere.
• J: Article containing both an explosive substance and flammable liquid or gel (1.1J, 1.2J, 1.3J). This excludes liquids or gels which are spontaneously flammable when exposed to water or the atmosphere, which belong in group H. Examples include liquid or gel filled incendiary ammunition, fuel-air explosive (FAE) devices, and flammable liquid fueled missiles.
• K.: Article containing both an explosive substance and a toxic chemical agent (1.2K, 1.3K)
• L Explosive substance or article containing an explosive substance and presenting a special risk (e.g., due to water-activation or presence of hypergolic liquids, phosphides, or pyrophoric substances) needing isolation of each type (1.1L, 1.2L, 1.3L). Damaged or suspect ammunition of any group belongs in this group.
• N: Articles containing only extremely insensitive detonating substances (1.6N).
• S: Substance or article so packed or designed that any hazardous effects arising from accidental functioning are limited to the extent that they do not significantly hinder or prohibit fire fighting or other emergency response efforts in the immediate vicinity of the package (1.4S).

Nařízení

The legality of possessing or using explosives varies by jurisdiction. Various countries around the world have enacted explosives law and require licenses to manufacture, distribute, store, use, possess explosives or ingredients.

Holandsko

V Holandsko, the civil and commercial use of explosives is covered under the Wet explosieven voor civiel gebruik (explosives for civil use Act), in accordance with EU directive nr. 93/15/EEG^[25] (Holandský). The illegal use of explosives is covered under the Wet Wapens en Munitie (Weapons and Munition Act)^[26] (Holandský).

Spojené království

The new Explosives Regulations 2014 (ER 2014)^[27] came into force on 1 October 2014 and defines "explosive" as:

"a) any explosive article or explosive substance which would —

(i) if packaged for transport, be classified in accordance with the Spojené národy Recommendations as falling within Class 1; nebo

(ii) be classified in accordance with the United Nations Recommendations as —

(aa) being unduly sensitive or so reactive as to be subject to spontaneous reaction and accordingly too dangerous to transport, and

(bb) falling within Class 1; nebo

(b) a desensitised explosive,

but it does not include an explosive substance produced as part of a manufacturing process which thereafter reprocesses it in order to produce a substance or preparation which is not an explosive substance"^[27]

"Anyone who wishes to acquire and or keep relevant explosives needs to contact their local police explosives liaison officer. All explosives are relevant explosives apart from those listed under Schedule 2 of Explosives Regulations 2014."^[28]

Spojené státy

V době první světová válka, numerous laws were created to regulate war related industries and increase security within the United States. V roce 1917 65. kongres Spojených států vytvořeno many laws, včetně Zákon o špionáži z roku 1917 a Explosives Act of 1917.

The Explosives Act of 1917 (session 1, chapter 83, 40 Stat.  385 ) was signed on 6 October 1917 and went into effect on 16 November 1917. The legal summary is "An Act to prohibit the manufacture, distribution, storage, use, and possession in time of war of explosives, providing regulations for the safe manufacture, distribution, storage, use, and possession of the same, and for other purposes". This was the first federal regulation of licensing explosives purchases. The act was deactivated after World War I ended.^[29]

After the United States entered druhá světová válka, the Explosives Act of 1917 was reactivated. In 1947, the act was deactivated by Prezident Truman.^[30]

The Organized Crime Control Act of 1970 (Pub.L.  91–452 ) transferred many explosives regulations to the Úřad pro alkohol, tabák a střelné zbraně (ATF) of the Department of Treasury. The bill became effective in 1971.^[31]

Currently, regulations are governed by Hlava 18 zákoníku Spojených států a Hlava 27 Kodexu federálních předpisů:

• "Importation, Manufacture, Distribution and Storage of Explosive Materials" (18 U.S.C. Chapter 40).^[32]
• "Commerce in Explosives" (27 C.F.R. Chapter II, Part 555).^[33]

Státní zákony

Many states restrict the possession, sale, and use of explosives.

Seznam

Sloučeniny

Acetylides

• CUA, DCA, AGA

Fulminates

• HCNO, AUF, HGF, PTF, KF, AGF

Nitro

• MonoNitro: NGA, NE, NM, NP, NS, NU
• DiNitro: DDNP, DNB, DNEU, DNN, DNP, DNPA, DNPH, DNR, DNPD, DNPA, DNC, DPS, DPA, EDNP, KDNBF, BEAF
• TriNitro: RDX, DATB, TATB, PBS, PBP, TNAL, TNAS, TNB, TNBA, TNC, MC, TNEF, TNOC, TNOF, TNP, TNT, TNN, TNPG, TNR, BTNEN, BTNEC, SA, API, TNS
• TetraNitro: Tetryl
• OctaNitro: ONC

Dusičnany

• Mononitrates: AN, ZÁKAZ, UMĚT, MUŽ, NAN, OSN
• Dinitrates: DEGDN, EDDN, EDNA, EGDN, HDN, TEGDN, TAOM
• Trinitrates: BTTN, TMOTN, NG
• Tetranitrates: ETN, PETN, TNOC
• Pentanitrates: XPN
• Hexanitrates: CHN, MHN

Miny

• Tertiary Amines: NTBR, NTCL, NTI, NTS, SEN, AGN
• Diamines: DSDN
• Azides: CNA, CYA, CLA, CUA, EA, FA, HA, PBA, AGA, NAA, RBA, MOŘE, SIA, ČAJ, TAM, TIA
• Tetramines: TZE, TZO, AA
• Pentamines: PZ
• Octamines: OAC, ATA

Peroxides

• AP (TATP), CHP, DAP, DBP, DEP, HMTD, MEKP, TBHP

Oxidy

• XOTF, XDIO, XTRO, XTEO

Netříděný

• Alkali metal Ozonides
• Ammonium chlorate
• Chloristan amonný
• Ammonium permaganate
• Azidotetrazolates
• Azoclathrates
• Benzvalene
• Oxidy chloru
• DMAPP
• Fluorine perchlorate
• Fulminating gold
• Fulminating silver (several substances)
• Hexafluoroarsenate
• Hypofluorous acid
• Heptoxid manganatý
• Nitrid rtuti
• Nitronium perchlorate
• Nitrotetrazolate-N-Oxides
• Peroxy acids
• Kyselina peroxymonosulfurová
• Tetramine copper complexes
• Tetrasulfur tetranitrid

Směsi

• Aluminum Orphorite, Amatex, Amatol, Armstrong's mixture, ANFO, ANNMAL
• Baranol, Baratol, Blackpowder, Blasting gelatin, Butyl tetryl
• Composition A, Composition B, Composition C, Composition 1, Composition 2, Composition 3, Composition 4, Composition 5, Cyclotol
• CDP Formulations
• Bleskovice, Dynamit
• Ednatol
• Flash powder
• Hydromite 600
• Schneiderite, Semtex
• Tannerit simply, Tannerite, Tovex, Tritonal

Elements and isotopes

• Kovy alkalických zemin
• Výbušný antimon
• Plutonium-239
• Uran-235

Viz také

Reference

Další čtení

Vláda USA

• Explosives and Demolitions FM 5-250; U.S. Department of the Army; 274 pp.; 1992.
• Military Explosives TM 9-1300-214; U.S. Department of the Army; 355 pp.; 1984.
• Explosives and Blasting Procedures Manual; U.S. Department of Interior; 128 pp.; 1982.
• Safety and Performance Tests for Qualification of Explosives; Commander, Naval Ordnance Systems Command; NAVORD OD 44811. Washington, DC: GPO, 1972.
• Weapons Systems Fundamentals; Commander, Naval Ordnance Systems Command. NAVORD OP 3000, vol. 2, 1st rev. Washington, DC: GPO, 1971.
• Elements of Armament Engineering – Part One; Army Research Office. Washington DC.: U.S. Army Materiel Command, 1964.
• Hazardous Materials Transportation Plaecards; USDOT.

Institute of Makers of Explosives

• Safety in the Handling and Use of Explosives SLP 17; Institute of Makers of Explosives; 66 pp.; 1932 / 1935 / 1940.
• History of the Explosives Industry in America; Institute of Makers of Explosives; 37 pp.; 1927.
• Clearing Land of Stumps; Institute of Makers of Explosives; 92 pp.; 1917.
• The Use of Explosives for Agricultural and Other Purposes; Institute of Makers of Explosives; 190 pp.; 1917.
• The Use of Explosives in making Ditches; Institute of Makers of Explosives; 80 pp.; 1917.

Other Historical

• Farmers' Hand Book of Explosives; duPont; 113 pp.; 1920.
• A Short Account of Explosives; Arthur Marshall; 119 pp.; 1917.
• Historical Papers on Modern Explosives; George MacDonald; 216 pp.; 1912.
• The Rise and Progress of the British Explosives Industry; International Congress of Pure and Applied Chemistry; 450 pp.; 1909.
• Explosives and their Power; M. Berthelot; 592 pp.; 1892.

externí odkazy

Listed in Alphabetical Order:

• Blaster Exchange – Explosives Industry Portal
• Class 1 Hazmat Placards
• Explosives Academy
• Explosives info
• Journal of Energetic Materials
• Military Explosives
• The Explosives and Weapons Forum
• Why high nitrogen density in explosives?
• YouTube video demonstrating blast wave in slow motion