Pandangan ilmiah: Fitur ledakan di Beirut

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Berita tragis ledakan besar di Beirut, yang mengambil baris pertama sumber berita, menimbulkan pertanyaan alami: bagaimana ini bisa terjadi, apa yang meledak di sana, karena faktor apa insiden seperti itu mungkin terjadi? Untuk mengetahuinya, mari kita lihat lebih dekat sifat-sifat amonium nitrat dan bahaya yang terkait dengannya.

Apa yang terjadi di Beirut

Singkatnya, situasinya terlihat seperti ini: enam tahun yang lalu, kapal Rhosus memasuki pelabuhan Beirut untuk perbaikan yang tidak dijadwalkan. Itu milik perusahaan Igor Grechushkin, penduduk asli Khabarovsk. Otoritas pelabuhan tidak melepaskan kapal karena kekurangan dalam sistem keamanan dan dokumen kargo. Secara bertahap, tim meninggalkan Rhosus, dan muatannya, yang terdiri dari 2.750 ton amonium nitrat, dipindahkan ke gudang di pelabuhan, di mana ia disimpan selama enam tahun ke depan. Kondisi penyimpanan ternyata tidak cukup andal, oleh karena itu, untuk membatasi akses ke kargo ini, pekerjaan pengelasan dilakukan di gudang, karena organisasi keamanan yang tidak tepat, kembang api yang disimpan di gudang yang sama kemudian dinyalakan.

Api mulai, didukung oleh pembakaran dan kembang api. Setelah beberapa waktu, amonium nitrat yang disimpan meledak. Gelombang kejut dari ledakan ini menimbulkan efek merusak yang besar di daerah sekitar Beirut: hari ini ada lebih dari 130 orang tewas, dan jumlah mereka terus bertambah karena semakin banyak mayat ditemukan saat membongkar puing-puing bangunan dan struktur. Lebih dari lima ribu orang terluka.

Foto-foto dari luar angkasa yang diambil oleh satelit Kanopus-V. Foto di atas tertanggal 4 November 2019, dan foto di bawah adalah sehari setelah ledakan. / © Roskosmos.ru

Sejumlah besar rumah rusak dalam berbagai tingkat, kehancuran mempengaruhi setengah dari bangunan di Beirut, sekitar 300 ribu penduduk kehilangan tempat tinggal. Menurut gubernur ibukota Libanon, Marwan Abboud, kerusakan akibat ledakan diperkirakan antara tiga dan lima miliar dolar. Gambar-gambar dari luar angkasa pelabuhan Beirut, yang diambil sebelum dan sesudah tragedi itu, menunjukkan area kehancuran yang terus menerus di sekitar seluruh area pelabuhan. Tiga hari berkabung telah diumumkan di Lebanon.

Apa itu amonium nitrat?

Amonium nitrat, atau amonium nitrat, adalah garam amonium dari asam nitrat, memiliki rumus kimia NHNO₃ dan terdiri dari tiga unsur kimia - nitrogen, hidrogen, dan oksigen. Kandungan nitrogen yang tinggi (sekitar sepertiga beratnya) dalam bentuk yang mudah diasimilasi oleh tanaman memungkinkan penggunaan amonium nitrat secara luas sebagai pupuk nitrogen yang efektif dalam pertanian.

Dengan demikian, amonium nitrat digunakan baik dalam bentuk murni maupun sebagai bagian dari pupuk kompleks lainnya. Sebagian besar sendawa yang diproduksi di dunia digunakan secara tepat dalam kapasitas ini. Secara fisik, amonium nitrat adalah zat kristal putih, dalam bentuk industri dalam bentuk butiran dengan berbagai ukuran.

Ini higroskopis, yaitu menyerap kelembaban dengan baik dari atmosfer; selama penyimpanan memiliki kecenderungan untuk menggumpal, pembentukan massa padat yang besar. Oleh karena itu, disimpan dan diangkut tidak dalam bentuk massa curah padat, tetapi dalam kantong padat dan tahan lama yang tidak memungkinkan pembentukan massa berlapis besar yang sulit dilonggarkan.

Operasi peledakan di tambang terbuka menggunakan amonium nitrat sebagai bagian dari bahan peledak industri / ©Flickr.com.

Amonium nitrat adalah oksidator kuat. Tiga atom oksigen yang membentuk molekulnya membentuk 60 persen massa. Dengan kata lain, amonium nitrat lebih dari setengah oksigen, yang mudah dilepaskan dari molekulnya ketika dipanaskan. Dekomposisi termal nitrat terjadi dalam dua bentuk utama: pada suhu di bawah 200 derajat, ia terurai menjadi nitrogen oksida dan air, dan pada suhu sekitar 350 derajat ke atas, nitrogen bebas dan oksigen bebas terbentuk bersamaan dengan air. Ini memisahkan amonium nitrat ke dalam kategori oksidan kuat dan telah ditentukan penggunaannya dalam produksi berbagai bahan peledak, yang memerlukan zat pengoksidasi.

Amonium nitrat - komponen bahan peledak industri

Amonium nitrat termasuk dalam banyak jenis bahan peledak industri dan banyak digunakan dalam hal ini, terutama di industri pertambangan. Manusia belum menemukan sesuatu yang lebih efektif daripada ledakan untuk menghancurkan batu. Oleh karena itu, hampir semua pekerjaan dengan mereka didasarkan pada ledakan: dari penambangan di tambang hingga pemotongan terbuka dan penggalian.

Industri pertambangan mengkonsumsi bahan peledak dalam jumlah besar, dan setiap perusahaan pertambangan atau tambang batu bara selalu memiliki pabrik sendiri untuk produksi bahan peledak, yang dikonsumsi dalam jumlah besar. Murahnya relatif amonium nitrat memungkinkan untuk menggunakannya untuk produksi massal berbagai bahan peledak industri.

Dan di sini kita dapat mencatat betapa luasnya pembentukan sistem ledakan oleh amonium nitrat. Dengan mencampur nitrat dengan zat yang mudah terbakar, Anda bisa mendapatkan sistem ledakan. Campuran nitrat dengan bubuk aluminium biasa membentuk ammonal, yang oleh karena itu disebut AMONIUM nitrat - ALUMINIUM. 80% dari massa ammonal adalah amonium nitrat. Amon sangat efektif, mereka pandai meledakkan batu, varietas tertentu disebut amon batuan.

Ledakan Besar Selama Operasi Penambangan / © Flickr.com.

Jika Anda menghamili nitrat dengan bahan bakar diesel, Anda mendapatkan kelas lain dari bahan peledak industri - igdanites, dinamai Institut Pertambangan, Institut Pertambangan dari Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. Saltpeter mampu membentuk campuran eksplosif ketika diresapi dengan hampir semua cairan yang mudah terbakar, dari minyak sayur hingga bahan bakar minyak. Kelas lain bahan peledak berbasis nitrat menggunakan aditif dari berbagai bahan peledak: misalnya, amon (ini bukan hanya fosil cephalopoda) mengandung TNT atau RDX. Dalam bentuknya yang murni, amonium nitrat juga bersifat eksplosif dan dapat meledak. Namun peledakannya berbeda dengan peledakan bahan peledak industri atau militer. Apa tepatnya? Mari kita ingat secara singkat apa itu detonasi dan bagaimana perbedaannya dengan pembakaran biasa.

Apa itu detonasi?

Agar reaksi pembakaran dimulai pada zat yang mudah terbakar, atom bahan bakar dan oksidator harus dibuat bebas dan didekatkan sampai ikatan kimia terbentuk di antara mereka. Untuk melepaskan mereka dari molekul di mana mereka terkandung berarti menghancurkan molekul-molekul ini: ini memanaskan molekul ke suhu dekomposisi mereka. Dan pemanasan yang sama menyatukan atom-atom bahan bakar dan oksidator ke pembentukan ikatan kimia di antara mereka - ke reaksi kimia.

Dalam pembakaran normal - disebut deflagrasi - reaktan dipanaskan dengan perpindahan panas normal dari bagian depan nyala api. Nyala api memanaskan lapisan zat yang mudah terbakar, dan di bawah pengaruh pemanasan ini, zat terurai sebelum dimulainya reaksi pembakaran kimia. Mekanisme peledakannya berbeda. Di dalamnya, zat dipanaskan sebelum dimulainya reaksi kimia karena kompresi mekanis tingkat tinggi - seperti yang Anda tahu, di bawah kompresi kuat, suatu zat memanas.

Kompresi semacam itu memberikan gelombang kejut yang melewati bagian bahan peledak yang meledak (atau hanya volumenya, jika cairan, campuran gas atau sistem multifase meledak: misalnya, suspensi batubara di udara). Gelombang kejut memampatkan dan memanaskan zat, menyebabkan reaksi kimia di dalamnya dengan pelepasan sejumlah besar panas dan dengan sendirinya diumpankan oleh energi reaksi yang dilepaskan langsung ke dalamnya.

Dan di sini kecepatan ledakan sangat penting - yaitu, kecepatan gelombang kejut yang melewati zat. Semakin besar, semakin kuat ledakannya, aksi ledakannya. Untuk bahan peledak industri dan militer, kecepatan ledakan adalah beberapa kilometer per detik - dari sekitar 5 km / detik untuk ammonal dan amon dan 6-7 km / detik untuk TNT hingga 8 km / detik untuk RDX dan 9 km / detik untuk HMX. Semakin cepat detonasi, semakin tinggi kepadatan energi dalam gelombang kejut, semakin kuat efek destruktifnya ketika meninggalkan batas bahan peledak.

Jika gelombang kejut melebihi kecepatan suara dalam material, itu menghancurkannya menjadi beberapa bagian - ini disebut aksi peledakan. Dialah yang memecah tubuh granat, proyektil dan bom menjadi serpihan, menghancurkan batu di sekitar lubang bor atau lubang bor yang diisi dengan bahan peledak.

Dengan jarak dari sepotong bahan peledak, kekuatan dan kecepatan gelombang kejut berkurang, dan dari jarak pendek tertentu ia tidak dapat lagi menghancurkan zat di sekitarnya, tetapi dapat bertindak dengan tekanan, dorongan, remuk, bubar, lempar, melemparkan. Tindakan menekan, menghancurkan, dan melempar seperti itu disebut high-explosive.

Fitur peledakan nitrat

Amonium nitrat industri tanpa aditif yang membentuk bahan peledak, seperti yang kami sebutkan di atas, juga dapat meledak. Kecepatan ledakannya, berbeda dengan bahan peledak industri, relatif rendah: sekitar 1,5-2,5 km / detik. Penyebaran kecepatan detonasi tergantung pada banyak faktor: dalam bentuk butiran sendawa itu, seberapa kuat mereka dikompresi, berapa kadar air sendawa saat ini dan banyak lainnya.

Oleh karena itu, sendawa tidak membentuk aksi peledakan - tidak menghancurkan bahan di sekitarnya. Tetapi efek ledakan tinggi dari detonasi nitrat menghasilkan cukup nyata. Dan kekuatan ledakan tertentu tergantung pada kuantitasnya. Dengan massa eksplosif yang besar, efek ledakan yang tinggi dapat mencapai tingkat kerusakan apa pun.

Setelah ledakan di Beirut / © "Lenta.ru"

Berbicara tentang ledakan, kami mencatat satu poin penting lagi - bagaimana itu dimulai. Memang, agar gelombang kejut kompresi melewati bahan peledak, itu harus diluncurkan entah bagaimana, dibuat dengan sesuatu. Hanya menyalakan sepotong bahan peledak tidak memberikan kompresi mekanis yang diperlukan untuk memulai detonasi.

Jadi, pada potongan-potongan kecil TNT, dibakar dengan korek api, sangat mungkin untuk merebus teh dalam cangkir - mereka terbakar dengan desis yang khas, kadang-kadang asap, tetapi terbakar dengan tenang dan tanpa ledakan. (Deskripsi bukanlah rekomendasi untuk membuat teh! Masih berbahaya jika potongannya besar atau terkontaminasi.) Untuk memicu ledakan, Anda memerlukan detonator - perangkat kecil dengan muatan peledak khusus yang dimasukkan ke dalam badan utama bahan peledak. Ledakan detonator, yang dimasukkan dengan kuat ke dalam muatan utama, meluncurkan gelombang kejut dan ledakan di dalamnya.

Apa yang bisa menyebabkan ledakan?

Bisakah ledakan terjadi secara spontan? Mungkin: pembakaran biasa mampu berubah menjadi detonasi ketika dipercepat, dengan peningkatan intensitas pembakaran ini. Jika Anda menyalakan campuran oksigen dengan hidrogen - gas eksplosif - itu akan mulai terbakar dengan tenang, tetapi saat bagian depan api berakselerasi, pembakaran akan berubah menjadi ledakan.

Pembakaran sistem gas multifase, seperti semua jenis suspensi dan aerosol, yang digunakan sebagai amunisi untuk ledakan volumetrik, dengan cepat berubah menjadi detonasi. Pembakaran propelan juga dapat berubah menjadi detonasi jika tekanan di dalam mesin mulai meningkat dengan cepat, dengan cara yang tidak sesuai dengan desain. Peningkatan tekanan, percepatan pembakaran - ini adalah prasyarat untuk transisi dari pembakaran biasa ke ledakan.

Juga, katalis pembakaran dapat berupa berbagai aditif, kontaminan, pengotor - lebih tepatnya, mereka atau komponennya, yang akan berkontribusi pada transisi lokal ke detonasi. Amunisi berkarat dan teroksidasi lebih mungkin meledak jika bahan peledak berdekatan dengan bagian lambung yang teroksidasi. Ada banyak nuansa dan poin dalam inisiasi peledakan yang akan kita hilangkan, jadi mari kita kembali ke pertanyaan: bagaimana sendawa bisa meledak di gudang?

Dan di sini jelas bahwa kembang api dapat memainkan peran detonator dengan sempurna. Tidak, hanya desisan serbuk bedak yang hampir tidak menyebabkan ledakan sendawa dengan kekuatan asapnya dengan percikan api. Namun video tersebut menangkap banyak wabah besar yang berkilauan dalam asap api sebelum ledakan sendawa. Ini adalah ledakan kecil dari hamburan komponen kembang api. Mereka berfungsi sebagai awal peledakan yang jelas. Tidak, mereka bukan detonator industri.

Tetapi dalam kondisi kebakaran, pemanasan permukaan sendawa yang besar dengan nyala api dan ribuan operasi piroteknik yang terjadi secara masif, roket-roket piroteknik ini mungkin dimasukkan ke permukaan sendawa yang dipanaskan dengan ledakan lebih lanjut di sendawa panas. Pada titik tertentu, ledakannya di bawah dampak seperti itu terjadi - dan menyebar ke seluruh susunan sendawa yang disimpan.

Sulit untuk menganalisis peristiwa lebih lanjut secara rinci tanpa informasi rinci dan studi tentang lokasi ledakan. Tidak diketahui seberapa penuh semua 2.750 ton itu diledakkan. Detonasi bukanlah awal mutlak yang selalu terjadi seperti yang tertulis di atas kertas. Kebetulan briket TNT yang ditumpuk bersama-sama meledakkan tidak semua: beberapa dari mereka hanya menyebar ke samping, jika tindakan yang dapat diandalkan tidak diambil untuk mentransfer ledakan di antara mereka.

Setelah ledakan batu besar-besaran, ketika ratusan dan ribuan sumur berisi bahan peledak diledakkan (mereka dapat dilengkapi dengan bahan peledak selama sebulan penuh), setelah awan debu mengendap, hanya spesialis pertama yang selalu memasuki zona ledakan dan memeriksa apa yang meledak dan apa yang tidak meledak. Mereka juga mengumpulkan bahan peledak yang belum meledak. Demikian pula dengan sendawa di sebuah gudang di pelabuhan Beirut: kelengkapan peledakan dari ledakan seluruh massa nitrat sulit untuk ditentukan, tetapi jelas bahwa itu cukup besar.

Fitur ledakan di Beirut

Gambaran ledakan itu sangat sesuai dengan ledakan nitrat. Kolom besar asap coklat kemerahan setelah ledakan adalah warna khas awan dengan nitrogen oksida merah, yang dilepaskan dalam jumlah besar selama dekomposisi nitrat dalam ledakan. Karena kecepatan detonasi nitrat yang rendah, tidak ada aksi penghancuran besar-besaran yang terjadi.

Oleh karena itu, kawah besar tidak terbentuk di lokasi ledakan: bahan dermaga dan penutup tanah beton gudang tidak dirinci, oleh karena itu tidak dibuang. Karena itu, tidak ada pemboman kota dengan potongan-potongan yang terbang dari area ledakan, dan sultan tinggi potongan-potongan terbang dan fragmen yang dibentuk oleh ledakan tidak naik di atas tempat ledakan.

Kolom asap, diwarnai oleh emisi nitrogen oksida selama dekomposisi amonium nitrat / © dnpr.com.ua.

Pada saat yang sama, pelepasan produk pembakaran gas yang melimpah - uap air, nitrogen oksida - memberikan gambaran ledakan fitur ledakan volumetrik. Selain gelombang kejut yang lewat dengan cepat, cukup kuat dan terlihat sebagai dinding berkabut yang cepat, pemotretan menunjukkan dinding yang mendekat dari gas ledakan yang meluas, bercampur dengan debu dan mengepul dari permukaan bumi dengan pendekatan yang cepat. Ini khas untuk ledakan volume besar dengan kecepatan detonasi rendah.

Sifat kerusakan bangunan dengan probabilitas tinggi akan menunjukkan bahwa mereka terpengaruh tidak hanya oleh gelombang kejut itu sendiri - kuat, tetapi jangka pendek - tetapi juga paparan yang lebih lama terhadap aliran gas-udara yang meluas yang tersebar dari area ledakan.

Ledakan nitrat ke Beirut

Ledakan pupuk berdasarkan garam asam nitrat telah terjadi sebelumnya, mereka terkenal, ada banyak kasus seperti itu dalam sejarah. Jadi, pada 1 September 2001, di Toulouse, di pabrik pupuk perusahaan Grande Paroisse, sebuah hanggar meledak, di mana 300 ton amonium nitrat diledakkan. Sekitar 30 orang tewas, ribuan luka-luka. Banyak bangunan di Toulouse rusak.

Sebelumnya, pada 16 April 1947, terjadi ledakan 2.100 ton amonium nitrat di atas kapal "Grancan" di pelabuhan Texas City, AS. Itu didahului oleh kebakaran di kapal - situasi dan urutan peristiwa yang serupa. Ledakan itu menyebabkan kebakaran dan ledakan di kapal dan fasilitas penyimpanan minyak di dekatnya. Sekitar 600 orang tewas, ratusan hilang, lebih dari lima ribu terluka.

Pada 21 September 1921, 12 ribu ton campuran amonium sulfat dan amonium nitrat meledak di pabrik kimia BASF dekat kota Oppau di Bavaria. Ledakan kekuatan seperti itu membentuk kawah besar, dua desa terdekat tersapu bersih dari muka bumi, dan kota Oppau dihancurkan.

Ledakan dahsyat amonium nitrat dengan kehancuran besar dan banyak korban terjadi pada tahun 2004 di kota Ryongcheon, Korea Utara; pada tahun 2013 di kota West di Texas, AS; pada tahun 2015 di kota pelabuhan Tianjin di Cina. Dan daftarnya terus berlanjut.

Sayangnya, amonium nitrat, dengan semua manfaat besar yang diberikannya kepada seseorang, tetap menjadi objek berbahaya yang membutuhkan kepatuhan terhadap sejumlah persyaratan keselamatan dalam penanganannya. Dan kecerobohan atau kelalaian dapat menyebabkan tragedi baru, yang pencegahannya memerlukan penegakan aturan untuk penanganan nitrat dan peningkatan tanggung jawab untuk ketaatan dan pelaksanaannya.