“低檔”的硝酸銨為何會炸出類似核爆的效果?

1659年,德國人勞貝爾首次制備出硝酸銨。到19世紀(jì)末期,歐洲人用硫酸銨與智利硝石進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生產(chǎn)硝酸銨。后來由于合成氨工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展,硝酸銨生產(chǎn)獲得了豐富的原料。兩次世界大戰(zhàn)對炸藥的巨大需要促成了各軍火大國硝酸銨生產(chǎn)的大規(guī)模擴(kuò)張。因?yàn)橄跛徜@本身除了當(dāng)炸藥外,還是農(nóng)業(yè)上最高效的氮肥之一,因此戰(zhàn)爭期間存在的大量硝酸銨炸藥生產(chǎn)線,不用怎么改造就可以直接變成氮肥生產(chǎn)線。因此硝酸銨的產(chǎn)量一直很大。各化工生產(chǎn)大國至今每年仍有幾百萬到上千萬噸的年產(chǎn)量。當(dāng)代繼續(xù)把硝酸銨直接當(dāng)?shù)实膰乙呀?jīng)不多。多作為炸藥進(jìn)行管理。但是在一些國家,管理漏洞仍然存在。硝酸銨作為炸藥并不是最好的品種,因?yàn)橄跛徜@的爆速較低,綜合安全性也沒有更高檔的炸藥好。炸藥的威力和其爆速直接有關(guān)。所謂的爆速,通俗講就是炸藥爆轟后由固體或者液體變成氣體迅速膨脹的最高速度。爆速越高的炸藥威力越大。

比如當(dāng)代最常見的TNT炸藥的爆速在7500米每秒左右,已經(jīng)接近第一宇宙速度。黑索金等更高級的炸藥的爆速在每秒8000米以上。目前爆速最高的常規(guī)炸藥是金屬氫,爆速可以高達(dá)每秒2萬米以上。而發(fā)明了上千年的黑火藥的最高爆速在每秒3000米左右。硝酸銨的爆速在黑火藥和TNT之間,大約每秒6500米。因此硝酸銨只能算是一種中低檔炸藥。1公斤硝酸鈉完全爆炸反應(yīng)后大約產(chǎn)生900公升的氣體。其爆炸的威力和破壞力主要就來自從固體到氣體體積瞬間膨脹幾百倍產(chǎn)生的爆速和爆壓。雖然硝酸鈉作為炸藥,單位重量表現(xiàn)平平。但是硝酸銨一個最大的“優(yōu)點(diǎn)”。就是其制造成本低,導(dǎo)致的價(jià)格便宜量又大。這幾乎是所有其他炸藥都無法比擬的。也是其容易大量聚集,最終釀成大爆炸事件的一個根本性原因之一。常用的TNT等軍用炸藥一噸造價(jià)數(shù)萬元。更高級的炸藥每噸的價(jià)格從幾十萬到數(shù)百萬元不等。

價(jià)格昂貴的后果就是日常散落在民間的數(shù)量很少而且管理嚴(yán)格。而硝酸銨價(jià)格相對便宜的嚇人。目前硝酸銨的售價(jià)常年在每噸1500元RMB和每噸2500元RMB之間波動。也就是說最便宜的時(shí)候,每公斤硝酸銨只值1.5元。瀚海狼山(匈奴狼山)認(rèn)為,這基本就是個“土坷垃”的價(jià)格。而且硝酸鈉又經(jīng)常被當(dāng)做氮肥大量的使用。極大的模糊了其作為危險(xiǎn)的炸藥和化學(xué)肥料在人們頭腦中的界限。因此硝酸銨經(jīng)常成火車、成輪船的被運(yùn)輸、交易和儲存。這樣就很容易把數(shù)百噸甚至數(shù)千噸硝酸銨聚集在一起。為危害巨大的爆炸事故提前埋下了隱患的種子。如果換成TNT,誰也不敢把數(shù)千噸的TNT常年放置在倉庫里,還是在繁華居民區(qū)的旁邊。因?yàn)槌WR都知道那是極端危險(xiǎn)的高爆炸藥。但是硝酸銨作為化肥和炸藥的雙重屬性,具有巨大的迷惑性。最終導(dǎo)致各種生產(chǎn)、運(yùn)輸和儲存過程中的巨型爆炸事故。

最近150年來,全球當(dāng)量在300噸以上的非核爆炸事故和爆炸試驗(yàn)。幾乎80%都是大量的硝酸銨聚集然后爆炸造成。1985年,美國國防核安全局在白沙導(dǎo)彈靶場搞了一次測試,用常規(guī)炸藥模擬核武器的爆炸威力,一共使用了4800噸銨油炸藥,這是人類歷史上最大當(dāng)量的有計(jì)劃的非核爆測試。所謂的銨油炸藥,就是用95%份的顆粒狀硝酸銨加5%份的柴油制成的炸藥。加入柴油的目的主要是防止受潮板結(jié)。固態(tài)硝酸銨本身相對穩(wěn)定,不容易出事故爆炸。但是硝酸銨的弱點(diǎn)是遇到高溫,震動和火焰就變得非常不穩(wěn)定,極為容易引爆。而且硝酸銨還有作為炸藥的一個“優(yōu)點(diǎn)”,就是一旦引爆,會極大規(guī)模的殉爆。也就是數(shù)百上千噸硝酸銨會在萬分之幾秒內(nèi)全部一起爆炸。在集聚總量極大而又最容易一起爆炸的效果下,自然就非常容易炸出“核彈”的效果。而TNT等軍用炸藥就是用大量電雷管同時(shí)起爆。都經(jīng)常有“啞火”的,而硝酸銨只要旁邊有高溫爆炸,那么它們一定會毫無保留的一起反應(yīng)爆炸。這就是硝酸銨雖然單位威力不大,但是一旦聚集卻可以模擬核爆的一大原因?,F(xiàn)在戰(zhàn)術(shù)核武器的爆炸當(dāng)量已經(jīng)可以控制在10噸TNT到5000噸TNT當(dāng)量之間。而用大量的“低檔”硝酸銨都可以模擬。

大量硝酸銨同時(shí)爆炸時(shí),會瞬間釋放出巨大的能量,爆炸氣體的溫度達(dá)幾千攝氏度,壓力可達(dá)1萬個大氣壓以上。這種爆炸造成的氣體膨脹,會以沖擊波的形勢往外迅速擴(kuò)散!爆炸沖擊波在空氣中傳播時(shí),由于壓縮區(qū)和稀疏區(qū)內(nèi)空氣分子做定向運(yùn)動,會產(chǎn)生強(qiáng)大的氣流,在垂直于沖擊波氣流運(yùn)動方向單位面積上的沖力稱為動壓。沖擊波內(nèi)各處的動壓大小不同,以波陣面,即壓縮區(qū)的前界面的動壓最大。而爆炸的殺傷力也主要集中在這個陣面范圍內(nèi)。沖擊波陣面的壓力可達(dá)到700到1300個大氣壓,這個壓強(qiáng)幾乎連防護(hù)指標(biāo)最強(qiáng)的核導(dǎo)彈發(fā)射井都能壓壞,何況其他民用建筑。

當(dāng)脫離爆炸中心時(shí),空氣沖擊波波陣面壓力為10到12大氣壓,波速為1000到1400 米每秒,沖擊波波陣面后質(zhì)點(diǎn)流動速度約800米到1200米每秒。這個速度幾乎是3到4倍的音速,也可以輕易摧毀任何普通建筑。沖擊波超壓是沖擊波壓強(qiáng)與空氣靜止時(shí)的氣壓,即1個大氣壓的壓強(qiáng)差。超壓為0.5大氣壓時(shí),能使屋頂掀飛;超壓為1個大氣壓時(shí),會造成房屋倒塌。對于人體而言,沖擊波超壓為0.5大氣壓時(shí),人的耳膜破裂,內(nèi)臟受傷;超壓為1個大氣壓時(shí),人體內(nèi)臟器官嚴(yán)重?fù)p傷,尤其會造成肺、肝,脾破裂,導(dǎo)致人員被嚴(yán)重殺傷。2750噸的硝酸銨一起爆炸,當(dāng)量很可能超過1500噸的TNT同時(shí)爆炸。對地面無隱蔽物遮擋人員的絕對致命半徑將高達(dá)600米以上,重傷半徑0.8公里,輕傷半徑高達(dá)2公里。另外還有大量附帶的破碎玻璃和墜落物對人員的傷害。綜合威力確實(shí)已經(jīng)接近小型核彈。