إنفجار

Detonation of explosives

Gasoline explosions, simulating bomb drops at an airshow.

Black smoke from an explosion rising after a bomb detonation outside Nahr al-Bared

Detonation of a MICLIC to destroy a 1km in depth blast resistant minefield in Iraq.

الإنفجار، هوتزايد سريع في حجم أوتوليد الطاقة الميكانيكية أوالكيميائية أوالنووية من بقعة محصورة. وبخاصة حين يولد هذا الانفجار موجة صدمية shock wave مصحوبة بدوي هائل وشظايا متطايرة، وحرارة ، وضوء، ونار. وإنما يتم ذلك من طريق التفكك أوالاحتراق العاجل لأحد السوائل أوالغازات أوالجوامد. وعادة ما يرافقه زيادة هائلة في درجة الحرارة ويتولد عنه كمية من الغازات.

أنواع الإنفجارات

طبيعي

غازي

الانفجارات الغازية تنتج من انفجار وعاءٍ ما بعمل ازدياد ضغط الغازات الداخلة فيه الناجم بدوره عن ازدياد درجة الحرارة بسبب الاحتراق، ارتفاعاً مفرطاً في الكبر؛ ومثال ذلك انفجار أسطوانة الغاز المسيَّل المضغوط، أوانفجار مرجل.

كيميائي

الانفجارات الكيمياوية تنشأ أثناء التفاعلات الكيمياوية العنيفة والمباغتة.

وتصنف الانفجارات الكيمياوية في فئتين:

ـ فئة الانفجارات التي يسببها التفكك الكيمياوي لمادة تدعى «المادة المتفجرة» أوالمتفجرات .

ـ فئة الانفجارات الناجمة عن تفاعل بين عدة مواد: لا يمكن لأي من هذه المواد حتى ينفجر إذا أُخِذَ على حدة، كانفجار مزيج من الهيدروجين والأكسجين الذي يحدث في كثير من تجارب الكيمياء، عندما تكون النسب مواتية خلافاً لما يحدث في الاحتراق ومنها تفاعل الصوديوم وحمض الآزوت.

وإن كمية المادة الضرورية لإنتاج عمل ما تختلف باختلاف صنف الانفجار إذ يحتاج مثلاً الحصول على انفجار يماثل في عمله لعمل كيلوغرام واحد من اليورانيوم المنشطر U 235 عدة أطنان من ثالث نترات التولوين (التوليت أو«ت.ن.ت»).

يتطلب الوصول إلى حالة انفجارية تحضيراً مناسباً، وغالباً ما يحتاج إلى طاقة تنشيط أولية محدثة تفكك موضعي مثلاً، ثم تنتشر الطاقة لتفكك الجزيئات المجاورة وتلعب الموازنة بين الطاقة اللازمة للبدء والطاقة الناتجة بدور مهم في السير نحوالانفجار.

الانفجارات المتجانسة والانفجارات المتغايرة

تتميز الانفجارات من ناحية تطور سيرها في كونها متجانسة أومتغايرة.

الانفجارات المتجانسة

وتنشأ عن تأثير التفاعل الكيمياوي في آن واحد في مجموع الكتلة المسببة للانفجار. فتكون درجة حرارة الجسم الصرف أوالمزيج المتجانس منتظمة في جميع لحظة. كما تكون سرعة التفاعل وفق الحركية الكيمياوية هي نفسها في جميع نقاط الجملة؛ ثم لا تلبث هذه السرعة حتى تأخذ بالازدياد حتى تبلغ أوج ارتفاعها فيحصل الانفجار.

غير حتى الانفجارات المتجانسة لا تلاحظ إلا في أجهزة المختبر التي تكون أبعادها من رتبة الديسمتر الواحد، والتي يمكن فيها الحفاظ على انتظام درجة الحرارة. أما في الأجهزة الكبيرة الأبعاد كالأجهزة الصناعية، فلا يمكن حتى تكون درجة الحرارة منتظمة إطلاقاً. وإذا ما جرى التفاعل متسارعاً فسيكون هناك منطقة ينطلق منها الانفجار ويمتد إلى باقي الكتلة، لذلك يميزُ هذا الانفجار بأنه «شبه متجانس».

وتطبق تعبير «دور تحريض الانفجار» على الزمن المنقضي بين اللحظة التي تُحْمَلُ فيها الجملة الكيمياوية إلى درجة الحرارة التي يبدأ فيها التفاعل واللحظة التي تبلغُ فيها الانفجار المتجانس. وقد يحدث هذا الدور جزءاً من الثانية أوعدة أيام، كما قد يحدث عدة أسابيع.

الانفجارات المتغايرة

وتنشأ عن إزكاء التفاعل في نقطة من الجملة الكيمياوية لينتشر شيئاً فشيئاً ويتم في منطقة ضعيفة الثخن تدعى «منطقة التفاعل» تفصل في جميع لحظة المنطقة الأولى التي يكوِّنها المتفجر في حالته الفيزيائية الأولية عن المنطقة الثانية التي تكوّنها منتجات التفكك الغازية النهائية. أي حتى الانفجار المتغاير ينتشر وفق موجة.

وتصنف الانفجارات المتغايرة في نمطين هما الاضطرام deflagration والانصعاقdetonation.

ففي الاضطرام ينتشر التفاعل الكيمياوي بعمل قابلية النقل الحرارية، وفي هذه الحالة يتغير الحجم والضغط ودرجة الحرارة والسرعة المادية تغيراً مستمراً من المنطقة الأولى إلى المنطقة الثانية إلى داخل منطقة التفاعل.

وفي الانصعاق تحافظ على التفاعل الكيمياوي موجة الصدم الإيجابية المنطلقة في الوسط الذي لم يتفاعل بعد. وفي هذه الحالة يعاني الحجم والضغط ودرجة الحرارة والسرعة المادية للوسط انقطاعاً. لذلك يستعمل الانصعاق خصوصاً في البتر والتقويض والتخريب، في حين يستعمل الاضطرام في الدفع خصوصاً، كما يستعمل في البتر أيضاً، فهماً بأن هناك شتى الدرجات من سرع الاضطرامات، والانصعاقات ومن شداتها.

نووي

تعود إلى انقسام النواة الذرية في ظاهرة الانشطار فتحرر طاقة وجسيمات تحرر بدورها طاقات وجسيمات أخرى في سلسلة من التفاعلات السريعة فتنتج طاقة هائلة في زمن قصير جداً يمكن حتى تستخدم للتدمير كما في القنابل الذرية، أوتستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية كما في المفاعلات المولدة للكهرباء وذلك بالتحكم في سرعة التفاعلات المتتالية.

كهربي

تنشأ نتيجة لارتفاع درجة حرارة المادة، التي يجتازها تيار كهربائي شديد، ارتفاعاً عظيماً وسريعاً جداً؛ ومثال ذلك تفجر قوس كهربائية بين نقطتين، أوتبعثر سلك معدني يجتازه تيار عالي الشدة نتيجة لتحول معدن السلك إلى بخار معدني مرتفع الضغط كما في انفجار الفاصمة الكهربائية.

بخاري

فلكي

ميكانيكي

عمل الانفجار

تحدث الغازات التي ينشرها الانفجار أويحررها في زمن قصير مهما كانت طبيعة هذا الانفجار تأثيراً ميكانيكياً قوياً على الوسط الذي يحيط بها. ويحتمل حتىقد يكون الانفجار عنيفاً جداً فيسبب في هذه الحالة أفعالاً تخريبية نتيجةً لموجة الصدم التي تنتشر في الوسط المحيط ونتيجة لتناثر الشظايا الصلبة التي تُقذف بعيداً، كما في الانفجار الغازي لمرجل، والانفجار الكيمياوي لقنبلة أوقذيفة متفجرة. ويمكن الاستفادة من أفعال الانفجارات المتعمدة في استخراج الفلزات وفي تصديع الصخور وإزالتها وقلع الأشجار وتعميق التربة الزراعية وتمهيد الأرض وإعداد حفر للغرس وتصريف المياه. كما تستعمل في الإنشاءات في أعمال التسوية والهدم وحمل الأنقاض وحفر الأنفاق الكبيرة المبتر وحفر الخنادق والدهاليز والآبار وإعداد الحفر لوضع الأعمدة، وفي الأعمال البحرية، وفي إنتاج الموجات الزلزالية لأعمال التنقيب (التنقيب الزلزالي) وفي تشكيل المعادن وتصفيحها وبترها وتقسيتها وتزجيجها الأولي. كما تستعمل في حمل حطام السفن الغارقة وفي الأغراض العسكرية في دفع القذائف والصواريخ ومختلف أعمال التدمير.

ولا تقتصر الانفجارات على عمل الإنسان بل يمكن للطبيعة حتى تنتجها أيضاً، وما الصاعقة إلا انفجار كهربائي يسببه البرق في الهواء. وقد تبلغ طاقة هذا الانفجار مليون كيلوجول. ويعد الانفجار الذي وقع عندما انهارت جدران بركان جزيرة كركاتاوKrakatau أكبر انفجار في تاريخ الأرض إذ انْصَبَّت حممه الحارة في البحر، وحولت بسرعة مليار طن من الماء إلى بخار. وقد قُدِّرت طاقة هذا الانفجار الغازي ببلايين الكيلوجولات.

كما حتى الظهور الفجائي لنجم حديث وقتي supernova في السماء هونتيجة انفجار نووي في أحد النجوم يحرر سكستيليونات sextillions من الكيلوجولات (السكستيليون=2110)، ويعد انفجار القنبلتين الذريتين اللتين ألقيتا على هيروشيما وناغازاكي نموذجاً مصغراً لما يحدث في قلب النجوم، غير أنهما يعدان من أكبر الانفجارات التي صنعها الإنسان.

ومن أشد الانفجارات الطارئة التي حصلت في العالم الصناعي الحديث من حيث الشحنة المتفجرة والمدى الذي بلغته الأضرار، ما وقع عام 1923 في اوباوOppau في ألمانيا إذ تفجر 4080 طناً من نترات الأمونيوم فبلغ مدى الأضرار الخطيرة دائرة قطرها 6400م، ومات جراءه 1100 إنسان وجرح 1500.

وكان أشد انفجار تسبب في أكبر عدد من الضحايا ما وقع عام 1917 في هاليفكس في كندا عندما انفجر 2360 طناً من الـ (ت. ن. ت) T.N.T وحمض المر (البيكريك) والنتروسليلوز، فبلغ مدى الانفجار دائرة قطرها 2800م وقتل جرّاءه 1800 إنسان وجرح 8000.