Öppna huvudmenyn
Detonation av ett vapenlager i Afghanistan

Innehåll

DefinitionRedigera

En detonation sker när reaktionszonen i ett explosivämne (vanligen ett sprängämne) eller en explosiv damm- eller gasatmosfär breder ut sig med en hastighet som överstiger ljudhastigheten.

Detta sker genom att en mycket kraftig chockvåg hettar upp reaktanterna till så höga temperaturer att energifrigörelsen sker i omedelbar närhet till chockvågen och adderar sin energi till denna. Därmed fortsätter detonationen.

Chockvågen sprider sig egentligen exakt med ljudhastigheten, men inte med ljudhastigheten vid vanlig temperatur utan med den lokala ljudhastigheten i chockvågen. Då ljudhastigheten är proportionell mot roten av temperaturen leder de höga temperaturerna i chockvågen till, utifrån betraktat, mycket höga Machtal (1 Mach = 1 * ljudhastighet). Typiska detonationer når i sin stabila fas hastigheter av Mach 6 - 13. (Referensljudhastighet är i detta fall baserad på temperaturen framför chockvågen.)

Knackning i bensinmotorerRedigera

Knackning i bensinmotorer innebär en självantändning av bränsleblandningen före den avsedda tändtidpunkten som är när en gnista ges av tändstiftet. Självantändning kan ge lokala detonationer med chockvågor av överljudshastighet, men skadeverkan av knackning beror framförallt på den alltför tidiga förbränningen som ger en tryckökning innan kolven nått övre dödläge. Förbränningstrycket kan då inte överföras till vevaxel på ett effektivt sätt utan ger stora och skadliga laster på vevstake och vevaxel.

Detonation och deflagration av vätgasatmosfärRedigera

Vätgas är utomordentligt lättantändligt och är brännbart vid koncentrationer mellan 4 och 77 vol% i luft vid rumstemperatur. Vid koncentrationer upp till 10 vol% sker förbränningen med stor sannolikhet som en deflagration med en relativt långsam flamfront och en tryckökning på 2 till 4 gånger det ursprungliga trycket.[1] För alla normala byggnader innebär detta en fullständig ödeläggelse, men det är hanterbart i till exempel ett kärnkraftverks reaktorinneslutning om den är konstruerat för sådana tryck. Vid Harrisburg-olyckan 1979 skedde en vätgasbrand efter cirka 10 timmar inne i reaktorinneslutningen. Vätgaskoncentrationen var cirka 6 vol% och det resulterande trycket blev cirka 2 bar (ö)[2], vilket inte gav några skador då inneslutningen var konstruerad för att tåla åtminstone 4 bar (ö).

Med stigande vätgaskoncentrationer över 10 vol% ökar sannolikheten för att förbränningsförloppet kan övergå till en detonation, där tryckökningen kan bli 20 till 30 gånger det ursprungliga trycket.[3] Ett sådant förlopp skedde förmodligen vid Fukushima-olyckan 2011 i block 3, vilket gav stor ödeläggelse.

Se ävenRedigera

ReferenserRedigera

NoterRedigera

  1. ^ NUREG/CR-2726, sid 2-29
  2. ^ NUREG/CR-2726, sid 4-83. Diagrammet visar att trycket före vätgasbranden var obetydligt över normalt atmosfärstryck, men att branden gav en tryckökning på 28 psig (pound per square inch, "gauge") eller 2 bar (1 bar är ca 7 psi). Vid brandögonblicket är trycket i inneslutningen 2 bar (ö) eller 3 bar (a), och tryckökningen (kvoten mellan det absoluta trycket vid respektive före förbränning) är 3 bar (a)/1 bar (a) = en faktor 3.
  3. ^ NUREG/CR-2726, sid 2-56

KällorRedigera