Взрывчатое вещество

Взрывчатое вещество — это химическое соединение или смесь веществ, способное под воздействием внешнего импульса (нагрева, удара, трения, детонации) к быстрой самораспространяющейся химической реакции с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов. В результате образуется область высокого давления — ударная волна, способная совершать механическую работу по разрушению, перемещению или метанию окружающих объектов. Взрывчатые вещества относятся к классу энергонасыщенных материалов и широко применяются в военном деле, горной промышленности, строительстве и пиротехнике.

История

Первым известным взрывчатым веществом стал чёрный (дымный) порох, изобретённый в Китае, предположительно, в IX—X веках. Он представлял собой механическую смесь селитры, серы и угля. В Европе рецептура пороха стала известна в XIII веке благодаря исследованиям Роджера Бэкона и Бертольда Шварца. На протяжении нескольких столетий дымный порох оставался единственным взрывчатым веществом, используемым для огнестрельного оружия и подрывных работ.

В XIX веке произошёл качественный скачок. В 1846 году Асканио Собреро синтезировал нитроглицерин — мощное, но крайне нестабильное взрывчатое вещество. В 1867 году Альфред Нобель разработал способ его стабилизации, смешав с кизельгуром, и запатентовал динамит. В том же году он изобрёл капсюль-детонатор, что позволило надёжно инициировать взрыв.

В конце XIX — начале XX века были созданы пикриновая кислота (мелинит), тринитротолуол (тротил, ТНТ) и гексоген. Тротил, благодаря низкой чувствительности к внешним воздействиям и технологичности литья, стал основным бризантным взрывчатым веществом в армиях мира на протяжении большей части XX века. В 1940-х годах был синтезирован октоген — вещество с ещё более высокой скоростью детонации.

Современный этап характеризуется разработкой смесевых взрывчатых составов, пластичных взрывчатых веществ (пластит), а также взрывчатых веществ с пониженной чувствительностью (т. н. «тупые» взрывчатые вещества, insensitive munitions).

Классификация

Взрывчатые вещества классифицируются по нескольким признакам: составу, условиям применения, чувствительности и мощности.

По составу и способу получения

• Индивидуальные химические соединения: Взрывчатые вещества, представляющие собой одно химическое вещество (тротил, гексоген, октоген, тэн, нитроглицерин).
• Смесевые взрывчатые вещества: Механические смеси нескольких компонентов (дымный порох, аммониты — смесь аммиачной селитры с тротилом, алюмотол — смесь тротила с алюминиевой пудрой).

По условиям применения и мощности

В военной и горной практике принято деление на три основные группы:

• Инициирующие взрывчатые вещества (первичные): Обладают высокой чувствительностью и способны детонировать от простого теплового или механического импульса (луч пламени, накол жалом). Используются в капсюлях-детонаторах и взрывателях для возбуждения детонации в бризантных взрывчатых веществах. Примеры: гремучая ртуть, азид свинца, тринитрорезорцинат свинца (ТНРС).
• Бризантные взрывчатые вещества (вторичные): Обладают значительно меньшей чувствительностью, чем инициирующие. Взрываются только при детонации от капсюля-детонатора или достаточного количества другого бризантного взрывчатого вещества. Предназначены для совершения разрушительной работы (дробление породы, пробивание преград). Примеры: тротил, гексоген, октоген, тэн, аммониты.
• Метательные взрывчатые вещества (пороха): Обладают относительно медленной скоростью горения (до нескольких сотен метров в секунду) и не склонны к детонации при нормальных условиях. Их энергия используется для придания кинетической энергии снаряду (пуле, мине) в стволе оружия. Делятся на дымные (механические смеси) и бездымные (нитроцеллюлозные) пороха.

По чувствительности

• Высокочувствительные: Детонируют от слабого удара или трения (нитроглицерин, азид свинца).
• Умеренно чувствительные: Требуют для инициирования капсюля-детонатора (тротил, аммониты).
• Малочувствительные: Не детонируют даже от сильного удара или выстрела пули; требуют мощного промежуточного детонатора (некоторые составы на основе аммиачной селитры, эмульсионные взрывчатые вещества).

Характеристики и параметры

Основные свойства взрывчатых веществ описываются рядом параметров:

• Теплота взрыва: Количество тепла, выделяющееся при взрыве 1 кг вещества (обычно 3–8 МДж/кг).
• Скорость детонации: Скорость распространения ударной волны по заряду. Для бризантных взрывчатых веществ составляет от 6000 до 9000 м/с и выше.
• Бризантность: Способность дробить, разрушать непосредственно прилегающую среду. Оценивается по пробе Гесса (сжатие свинцового столбика).
• Фугасность (работоспособность): Способность производить общее метательное действие, вытеснять грунт, создавать воронку. Оценивается по пробе Трауцля (расширение свинцовой бомбы).
• Чувствительность: Способность взрываться от внешнего импульса (удар, нагрев, трение, луч пламени). Измеряется в специальных приборах (копры, термостаты).
• Кислородный баланс: Соотношение содержания кислорода в молекуле к количеству, необходимому для полного окисления горючих элементов (углерода и водорода). Оптимальным считается нулевой или близкий к нулю кислородный баланс.

Применение

Военное дело

Взрывчатые вещества являются основой боеприпасов всех типов: артиллерийских снарядов, авиабомб, мин, торпед, ракетных боеголовок, ручных гранат. В качестве снаряжения используются преимущественно бризантные взрывчатые вещества (тротил, гексоген, октоген, а также их сплавы и смеси). Для подрыва инженерных заграждений и в сапёрном деле применяются заряды из пластичных взрывчатых веществ (например, пластит-4, С-4).

Промышленность

• Горное дело: Взрывные работы являются основным способом добычи руд чёрных и цветных металлов, угля, нерудных строительных материалов. Используются аммониты, граммониты, эмульсионные взрывчатые вещества (порэмит, ифзанит).
• Строительство: Взрывы применяются для рыхления мёрзлых грунтов, дробления негабаритных валунов, сноса зданий и сооружений (направленный обвал), прокладки траншей и котлованов.
• Сейсморазведка: Создание упругих колебаний в земной коре для геофизических исследований.

Специальные и гражданские цели

• Пиротехника: Использование дымного пороха и других горючих составов в фейерверках, салютах, сигнальных ракетах.
• Аварийно-спасательные работы: Перерезание металлических конструкций, пробивание проёмов в завалах с помощью кумулятивных зарядов.
• Обработка металлов: Взрывная штамповка, сварка взрывом, упрочнение взрывом.

Правовое регулирование в России

В Российской Федерации оборот взрывчатых веществ строго регламентирован Федеральным законом «Об оружии» и рядом подзаконных актов. Промышленные взрывчатые вещества разрешены к применению только на предприятиях, имеющих лицензию на ведение взрывных работ. Хранение, перевозка и использование взрывчатых веществ подлежат обязательному учёту и контролю со стороны Ростехнадзора и МВД. Незаконное изготовление, приобретение, хранение, перевозка и сбыт взрывчатых веществ являются уголовно наказуемыми деяниями (ст. 222.1, 223.1 УК РФ).

Интересные факты

• Самым мощным из широко применяемых бризантных взрывчатых веществ считается октоген (HMX). Его скорость детонации достигает 9100 м/с, а плотность — 1,96 г/см³.
• Тротил (ТНТ) долгое время служил эталоном для сравнения мощности других взрывчатых веществ. Энергия взрыва атомной бомбы «Малыш», сброшенной на Хиросиму, составляла около 15 килотонн в тротиловом эквиваленте.
• Аммиачная селитра (нитрат аммония) сама по себе не является взрывчатым веществом, но в смеси с горючими компонентами (дизельное топливо, алюминиевая пудра) образует мощные взрывчатые составы (аммониты, игданит). Крупнейшая неядерная техногенная катастрофа — взрыв в порту Бейрута в 2020 году — была вызвана детонацией 2750 тонн аммиачной селитры.
• Пластичные взрывчатые вещества (пластиты) сохраняют работоспособность в широком диапазоне температур (от -50 до +60 °C) и могут формоваться вручную, что удобно для подрывных работ.

Источники

• Орленко Л. П. Физика взрыва и удара. — М.: Физматлит, 2006.
• Покровский Г. И. Взрыв. — М.: Недра, 1980.
• Федеральный закон от 13.12.1996 № 150-ФЗ «Об оружии».
• Андреев С. Г., Бабкин А. В. и др. Физика взрыва. — М.: Мир, 2002.
• Уголовный кодекс Российской Федерации (ст. 222.1, 223.1).