ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА, 2004, том 23, № 9, с. 56-57
ГОРЕНИЕ И ВЗРЫВ
УДК 577.4; 621.31
ВЛИЯНИЕ ИСПЫТАНИЯ ВЗРЫВОМАГНИТНОГО ГЕНЕРАТОРА
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ © 2004 г. В. К. Чернышев, В. В. Вахрушев, Г. И. Волков, В. А. Иванов, Г. Ф. Ходалев,
О. П. Кузнецов, В. И. Войнов, |Б. Я. Диденко|, В. В. Драгунова
Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров
Поступила в редакцию 01.10.2003
В статье впервые рассматривается вопрос о влиянии на окружающую природную среду взрыва экспериментального устройства с использованием взрывомагнитного генератора с генерируемой энергией 30 МДж. Приведены расчетные оценки расстояний, на которых реализуются допустимые концентрации окиси углерода, меди, и места расположения безопасной зоны для людей, не причастных к эксперименту.
Успешное решение целого ряда задач в экспериментальной физике возможно только при наличии мощных источников энергии мегаамперного уровня с микросекундным временем нарастания.
В настоящее время наиболее мощными импульсными источниками являются взрывомагнит-ные генераторы (ВМГ), работающие на принципе сжатия магнитного потока зарядом взрывчатого вещества [1]. С помощью ВМГ представляется возможным получение предельных плотностей энергий в земных условиях, исследование физических характеристик плазмы в процессе термоядерного синтеза, исследование свойств вещества в условиях мегабарных давлений. Взрывомагнит-ные генераторы могут быть приспособлены для различных условий проведения опыта, являются транспортабельными и имеют сравнительно небольшую стоимость.
До настоящего времени еще не рассматривался вопрос о влиянии последствий испытаний ВМГ на окружающую среду. Нами были проведены оценки воздействия взрывного экспериментального устройства с использованием спирального ВМГ диаметром 400 мм с генерируемой энергией ~30 МДж на состояние окружающей природной среды. В таблице приводится перечень и количество материалов, используемых в спиральном ВМГ.
При взрыве взрывчатого вещества (ВВ) экспериментального устройства образуется 60 ■ 0.24 кг = = 14.4 кг окиси углерода, где 60 кг - масса ВВ, 0.24 - коэффициент образования окиси углерода. Окись углерода имеет предельную допустимую концентрацию рабочей зоны (ПдКр.з), равную 20 мг/м3 (она относится к веществам 4 класса опасности, т.е. малоопасным). Оценочный расчет расстояний, на которых реализуются приземные концентрации окиси углерода, равные
ПДКпп (промплощадки) = 0.3ПДКр.з, можно сделать в соответствии с формулой, предложенной Робертсом и Сеттоном [2], для мгновенного точечного источника (консервативная оценка):
С
3 т0 2.75х'
где т0 = 14.4 кг = 14.4 ■ 103 г - масса образующейся при опыте окиси углерода; Стах - максимальная приземная концентрация, в данном случае равная 0.3ПДКр.з = 6 мг/м3; х - расстояние от источника. Отсюда
х = ( 3 то/Стах) = ( 3 т0/Стах) =
3 ■ 14.4 • 10
6- 103
3Л 0.36
= 2.94 м - 300 м.
Таким образом, на расстоянии до 300 м от ВМГ должны отсутствовать люди, не причастные к эксперименту. Отметим, что высота подъема облака продуктов взрыва влияет на уменьшение концентрации вредного химического вещества (в
Таблица
Материалы Вес, кг
Медь М1 200
Алюминиевые сплавы Амц и АМГ-6 40
Ст3 90
Компаунд ЭК-34 100
Капролон ПА 6 10
Пленка Ф4-К 16
Пленка ПЭТФ 1
Вазелин конденсаторный 1
ВВ (состав ТГ 5/5) 60
ВЛИЯНИЕ ИСПЫТАНИЯ ВЗРЫВОМАГНИТНОГО ГЕНЕРАТОРА
57
данном случае - окиси углерода) у поверхности земли, что делает оценку экологической безопасности рассматриваемого источника выброса более консервативной.
Оценки радиуса разлета осколков алюминиевых и медных деталей показывают, что они могут разлетаться на расстояния до 300 м от точки взрыва. Если принять, что все осколки из алюминия образовали аэрозоли окислов алюминия в полусфере указанного радиуса, то пиковая концентрация окислов составит меньше предельно допустимой концентрации промплощадки (1.8 мг/м3). Наиболее опасной является окись меди (ПДКр.з = = 0.1 мг/м3). Был произведен отбор проб воздуха для определения концентрации аэрозолей окиси меди на расстоянии 1.2 км от места испытания через 10 мин после подрыва. Это место определилось из условия прихода выброса, образующегося при подрыве экспериментального устройства при скорости ветра 2 м/с. Концентрация аэрозолей в воздухе составила 18.0 ■ 10-3 мг/м3, что примерно в 1.7 раза меньше ПДК (0.03 мг/м3).
Результаты контроля почвы также подтверждают, что при взрыве экспериментального устройства происходит испарение меди: концентрация меди в почве после опыта превышает концентрацию до взрыва. На расстоянии 30 м это превышение составляет 45 мг/кг, а на расстоянии 1 км - около 2 мг/кг.
Учитывая, что среднее содержание меди в почве (в поверхностном слое) составляет 10-50 мг/кг
[3-5], а увеличение концентрации меди не превышает этих значений, можно считать, что медь в почве локализуется на расстоянии в пределах 1 км.
В процессе магнитной кумуляции магнитное поле замкнуто внутри контура ВМГ и за его пределами отсутствует. Падение напряжения на стыках токопроводящих деталей не превышает 12 В. Наличие таких напряжений не приводит к появлению электромагнитного излучения.
Таким образом, вредное воздействие взрывной эксперимент с ВМГ на природу и население не оказывает и находится в пределах установленных нормативов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чернышев В.К. // Тр. Седьмой Междунар. конф. по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам. Саров: ВНИИЭФ, 1997. С. 41.
2. Справочник / Под ред. Мясникова В.В. Защита от оружия массового поражения. // М.: Военное изд-во, 1984.
3. Добровольский В.В. Химия земли. М.: Просвещение, 1980.
4. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мир, 1983.
5. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. / Под ред. Саста Ю.Е. М.: Мир, 1989.
ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА том 23 < 9 2004
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.