در این تاپیک قراره یک آشنایی کلی با مواد منفجره و مکانیزم انفجار بر اساس کتاب مواد پر انرژی دکتر جی پراگاش آگراوال داشته باشیم.
چیز ترسناکی قرار نیست اینجا نوشته بشه.
صرفا یک بررسی علمی روی ساختار این مواد و مکانیزمشون داریم.
پس من مفسد فی الارض نیستم
مقدمه:
مواد منفجره به طور کلی به دو قسمت تقسیم میشن:
مواد منفجره نظامی و مواد منفجره تجاری
مواد منفجره نظامی: موادی که در ساخت تسلیحات نظامی مثل گلوله، توپ و راکت استفاده میشه. این مواد اکثرا حساسیت پایینی دارن و به راحتی قابل حملن. این مواد به سه دسته ی مواد منفجره قوی، مواد منفجره ضعیف( سوزش شدید) و پیروتکنیک ها تقسیم میشن که اساس این تاپیکه
مواد منفجره تجاری: غالبا به دو بخش مجاز و غیرمجاز تقسیم میشن. اینجا زیاد در موردش صحبت نمیکنیم ولی اکثر بمب های دست ساز رو با مواد منفجره ی غیر مجاز به سازی شده(IED) ها میسازن چون وارداتش توی بازار سیاه راحته غالبا
در ادامه دیاگرام دسته بندی این مواد رو باهم میبینیم:
مواد منفجره قوی:
این مواد سرعت واکنش بسیار بالایی( در حد میکروثانیه) و فشار بسیار زیادی تولید میکنن. این مواد خودشون به سه دسته ی مواد منفجره اولیه، مواد منفجره ثانویه، مواد منفجره ثالثیه تقسیم میشن.
مواد منفجره اولیه:
این مواد بسیار حساس هستن و به راحتی در اثر آتش،اصطکاک،جرقه،ضربه و شوک منفجر میشن. کار کردن باهاشون بسیار خطرناکه و بیشتر به عنوان چاشنی و کلاهک های ضربتی استفاده میشه اون هم در مقدار بسیار کم. از جمله مواد منفجره اولیه میشه به سرب آزید(LA)، فولمینات جیوه(MF) و سرب آزید بازی اشاره کرد
مواد منفجره ثانویه:
این مواد نسبت به شوک مکانیکی و شعله نسبتا غیر حساس هستن. این مواد منفجره نیاز به یه عملگر و یا چاشنی دارن تا منفجر بشن. توی مهندسی انفجار، یک معیاری به اسم PETN وجود داره. عین همون PH که توی دبیرستان میخوندیم. منتها تعریفش اینجوریه که اونایی که از PETN حساس ترن رو مواد منفجره اولیه و بقیه رو مواد منفجره ثانویه تعریف میکنن.
مواد منفجره ثالثیه: این مواد عمدتا شامل اکسید کننده ها مثل آمونیوم نیترات( NH4NO3)، آمونیوم پرکلرات(NH4CLO4)، آمونیوم دی نیترامید و... هستن. این مواد به سختی توسط آتش و شوک و ضربه منفجر میشن ولی اگر منفجر بشن، شعاع بحرانی زیادی تولید میکنن ولی قدرت انفجارشون نسبت به مواد منفجره ثانویه کمتره.
این مواد نیاز به یک چاشنی و بوستر قوی برای انفجار دارن و انرژی انفجارشون حدودا یک سوم TNT هست.
مواد منفجره سوزش شدید
تفاوت این مواد با مواد منفجره قوی در سرعت تجزیه اونهاست. مواد سوزش شدید، تجزیه شون با آرومی میشه بنابراین تخریب کمتری هم دارن. هنگام تجزیه ی مواد سوزش شدید، مقدار زیادی گاز به صورت کنترل شده آزاد میشه. به همین دلیل به عنوان سوخت پیشرانه موشک ها و فشنگ ها از این مواد بیشتر استفاده میشه. باروت سیاه، باروت بدون دود و پیشرانه هایی مثل(SB) و (DB) از جمله پیشرانه ها هستن.
از تفاوت های مهم این مواد با مواد منفجره قوی، نحوه ی آزاد سازی گاز و محصولات فرایند اکسایشه.
در انفجار، محصولات و موج فشاری از زمان آغازش در یک جهت مشخص حرکت میکنن ولی در مواد سوزش شدید، محصولات و گاز خروجی در جهات مختلفی حرکت میکنن و لزوما در جهت سوختن حرکت نمیکنن. شکل زیر به خوبی این تفاوت رو نشون میده.
پیروتکنیک ها
مخلوطی از مواد هستن که قابلیت اشتعال دارن. اما اگر به شکل مناسبی اکسیدشون انجام بشه، قابلیت های ویژه ای از خودشون نشون میدن. اجزای یک پیروتکنیک شامل سوخت، اکسیدکننده و یک بایندر برای حفظ ساختار و یکپارچگی ماده پیروتکنیکه سوختها:
آلومینیوم، کروم، منیزیم، منگنز، تیتانیوم، بور، سیلیسیوم و گوگرد از معروف ترین سوخت ها برای پیروتکنیک ها هستن.
اکسید کننده ها:
انواع کلرات،کرومات، نیترات، اکسید ها، پرکلرات ها و کلرات ها به عنوان اکسنده در این مواد استفاده میشه.
بایندر ها:
این مواد برای حفظ پایداری سوخت و اکسنده استفاده میشه. واکس پارافینی، وازلین، لاک جلا، روغن جلا، PVC و رزین اپوکسی معروف ترین بایندر ها هستن مثال: ترکیب وازلین(بایندر) به کمک پتاسیم(سوخت) کلرات یک ماده ی پیروتکنیک خمیری است که در بمب های دست ساز استفاده میشود. سوخت و اکسنده باهم طی یک ترکیب به اسم پتاسیم کلرات استفاده میشه
در جدول زیر، جلوه های ویژه پیروتکنیک ها به همراه مثال آورده شده:
در ادامه یک جدول برای مشخصات مواد منفجره قوی، ضعیف و پیروتکنیک ها میارم که میتونه به درک بهتر قدرت و حساسیت این مواد بهتون کمک کنه
یک فردی که با مواد منفجره سر و کار داره باید قبل از هرچیزی، آشنایی اولیه با اصطلاحات و ویژگی های یک ماده منفجره داشته باشه و بر اساس اون ویژگی ها ماده ی منفجره مدنظرش رو انتخاب کنه ویژگی های اصلی مواد منفجره:
۱.سازگاری و پایداری
۲.موازنه اکسیژن
۳.حرارت تشکیل
۴.حرارت انفجار و گاز های تولید شده
۵.سرعت انفجار
۶.فشار انفجار
۷.قدرت انفجاری
۸.ضربه ی انفجاری
در پست بعدی به تعریف هر کدوم از ویژگی های بالا میپردازیم که هر یک برای حفظ جون مهندس انفجار و سازنده تسلیحات بسیار مهمه
تری نیترو تولوئن با ساختار بالا و فرمول شیمیایی
3(CH3C6H2(NO2 یکی از مهم ترین مواد منفجره قوی و رایح ترین ماده ی منفجره ی نظامی در طول قرن بیستم به شمار میره. اولین بار از این ماده در جنگ روسیه و ژاپن در ۱۹۰۵ میلادی استفاده شد.
یه ماده ی جامد بلوری زرد و نارنجی رنگ با نقطه ذوب ۸۰/۴ درجه سلسیوس و سرعت انفجار ۶۷۰۰ متر بر ثانیه است. TNT در آب نامحلوله و با جوهر نمک و جوهر گوگرد به راحتی حل میشه و با اضافه کردن آب به ترکیب بالا، TNT رسوب میکنه.
این ماده اصلا رطوبت به خودش جذب نمیکنه و تقریبا میشه گفت توی تمام حلال های آلی به دلیل وجود حلقه ی بنزنی توی ساختارش به راحتی حل میشه. ماده بسیار خوبی برای نگهداری توی انواع انبار هاست چون نسبت به حرارت هم مقاومه و وارد واکنش نمیشه اصلا
از جنگ جهانی اول تا الان برای اقتصادی تر کردن بمب ها و توپ ها اومدن و TNT رو با پودر آمونیوم نیترات خشک ترکیب کردن(به این ترکیب آماتول گفته میشه) که البته قدرت انفجاری کمتری نسبت به TNT خالص داره.
در بمب های سقوط آزاد که هواپرتاب هستند از آماتول ۸۰/۲۰ و یا ۵۰/۵۰ استفاده میشه. برای همین اکثرا بعد از انفجار، یا دودی دیده نمیشه یا خیلی محدود دود تولید میکنن.
زمانی که به آماتول ها، کمی پودر آلومینیوم اضافه بشه، مخلوطی به نام مینول بدست میاد.
آماتول ها و مینول ها فقط زمانی که به ایجاد موج انفجار نیاز باشه(مثل بمب های هواپیماها یا بمب های با قابلیت ایجاد ترکش های زیاد) مناسب هستن. برای همین اکثرا کاربردشون همونطور که گفتم توی بمب های هواپرتابه
