Войти
Littoral Взрыв у входа в океан Вайкупанаха на большом острове Гавайи был вызван попаданием лавы океан A паровой взрыв - это взрыв, вызванный бурным кипением или превращением воды в пар, происходящий, когда вода перегрета, быстро нагревается мелкими горячими обломками, образующимися внутри него, или нагревается при взаимодействии расплавленных металлов (как при взаимодействии топлива и теплоносителя, или FCI, расплавленных ядерных реакторов топливных стержней с водой в активная зона ядерного реактора после расплавления активной зоны ). Сосуды высокого давления, такие как реакторы с водой под давлением (ядерные), которые работают при давлении выше атмосферного, также могут обеспечивать условия для парового взрыва. Вода превращается из жидкости в газ с огромной скоростью, резко увеличиваясь в объеме. Паровой взрыв распыляет пар, кипящую воду и горячую среду, которая нагревает их во всех направлениях (если они не ограничены иным образом, например стенками контейнера), создавая опасность ожога и ожогов.
Паровые взрывы обычно не химические взрывы, хотя ряд веществ вступает в химическую реакцию с паром (например, цирконий и перегретый графит реагируют с паром и воздухом соответственно с выделением водорода, который сильно горит на воздухе), так что могут последовать химические взрывы и пожары. Некоторые паровые взрывы кажутся особыми видами взрыва расширяющегося пара кипящей жидкости (BLEVE) и основаны на выделении накопленного перегрева. Но многие крупномасштабные события, включая аварии на литейном производстве, демонстрируют свидетельства распространения фронта выделения энергии через материал (см. Описание FCI ниже), где силы создают фрагменты и смешивают горячую фазу с холодной летучей; а быстрая теплопередача на фронте поддерживает распространение.
Если в замкнутом резервуаре с водой произойдет взрыв пара из-за быстрого нагрева воды, волна давления и быстро расширяющийся пар могут вызвать сильный гидроудар. Это был механизм, который в 1961 году в Айдахо, США, заставил корпус ядерного реактора SL-1 прыгнуть в воздух на высоту более 9 футов (2,7 м), когда он был разрушен из-за критического значения . авария. В случае SL-1 топливо и тепловыделяющие элементы испарялись от мгновенного перегрева.
События этого общего типа также возможны, если топливо и тепловыделяющие элементы ядерного реактора с жидкостным охлаждением постепенно расплавляются. Такие взрывы известны как взаимодействия топлива с теплоносителем (FCI). В этих случаях прохождение волны давления через предварительно диспергированный материал создает силы потока, которые дополнительно фрагментируют расплав, приводя к быстрой передаче тепла и, таким образом, поддерживая волну. Считается, что большая часть физических разрушений в результате Чернобыльской катастрофы, реактора РБМК-1000 с графитовым замедлителем и водяным охлаждением, произошла в результате такого парового взрыва.
При ядерном расплаве наиболее серьезным исходом парового взрыва является ранний отказ здания сдерживания. Две возможности: выброс расплавленного топлива под высоким давлением в защитную оболочку, вызывающий быстрое нагревание; или внутрикорпусный паровой взрыв, вызывающий выброс ракеты (такой как) в защитную оболочку и через нее. Менее драматично, но все же важно то, что расплавленная масса топлива и активной зоны реактора плавится через пол здания реактора и достигает грунтовых вод ; может произойти паровой взрыв, но обломки, вероятно, будут удерживаться, и, фактически, будучи рассредоточенными, вероятно, будут легче охлаждены. Подробнее см. WASH-1400.
Паровые взрывы часто встречаются там, где горячая лава встречается с морской водой. Такое происшествие также называется прибрежным взрывом . Опасный паровой взрыв может также возникнуть при контакте жидкой воды с горячим расплавленным металлом. Когда вода превращается в пар, она разбрызгивает вместе с ним раскаленный жидкий металл, вызывая чрезвычайный риск серьезных ожогов для всех, кто находится поблизости, и создает опасность пожара.
При взрыве водяного пара образуется большой объем газа без образования вредных для окружающей среды остатков. Управляемый взрыв воды применялся для выработки пара на электростанциях и в современных типах паровых турбин. В новых паровых двигателях используется нагретое масло, чтобы заставить капли воды взорваться и создать высокое давление в контролируемой камере. Затем давление используется для запуска турбины или преобразованного двигателя внутреннего сгорания. Взрывы горячего масла и воды становятся особенно популярными в генераторах концентрированной солнечной энергии, поскольку воду можно отделить от масла в замкнутом контуре без какой-либо внешней энергии. Водяной взрыв считается экологически чистым, если тепло производится за счет возобновляемых ресурсов.
В технике быстрого кипячения используется небольшое количество воды, чтобы ускорить процесс кипячения. Например, эту технику можно использовать, чтобы растопить ломтик сыра на пирожке для гамбургеров. Ломтик сыра кладут поверх мяса на горячую поверхность, например, на сковороду, и на поверхность рядом с котлетой выливают небольшое количество холодной воды. Затем используется сосуд (например, крышка кастрюли или сковороды), чтобы быстро закрыть реакцию испарения пара, рассеивая большую часть запаренной воды на сыре и пирожке. Это приводит к большому выделению тепла, передаваемого через испаренную воду, конденсирующуюся обратно в жидкость (принцип, также используемый в производстве холодильника и морозильника ).
Двигатели внутреннего сгорания могут использовать мгновенное кипение для аэрозоляции топлива.
Струя пара, поднимающаяся выше Крайслер-билдинг во время парового взрыва в Нью-Йорке в 2007 году Высокая скорость парообразования может произойти при других обстоятельствах, например, при выходе из строя барабана котла или на фронте гашения (например, при повторном попадании воды сушильный котел). Хотя они потенциально опасны, они обычно менее энергичны, чем события, в которых горячая («топливная») фаза расплавляется и поэтому может быть мелко фрагментирована в летучей («охлаждающей») фазе. Ниже приведены некоторые примеры:
Паровые взрывы естественным образом производятся некоторыми вулканами, особенно стратовулканами, и они являются основной причиной человеческих жизней при извержении вулканов.
1986 Чернобыльская ядерная катастрофа в Советском Союзе, как опасались, вызовет мощный паровой взрыв (и в результате по всей Европе ядерные осадки ) плавление лавы -подобного ядерного топлива через подвал реактора до контакта с остатками воды пожаротушения и грунтовыми водами. Угроза была предотвращена за счет безумного прокладки туннелей под реактором с целью откачки воды и укрепления нижележащего грунта с помощью бетона.
, когда находящийся под давлением контейнер, такой как водная сторона парового котла разрывов, всегда следует некоторый паровой взрыв. Обычная рабочая температура и давление для судового котла составляет около 950 фунтов на квадратный дюйм (6600 кПа) и 850 ° F (454 ° C) на выходе из пароперегревателя. Паровой котел имеет поверхность раздела пара и воды в паровом барабане, где вода, наконец, испаряется из-за подводимого тепла, обычно это горелки, работающие на жидком топливе. Когда водопроводная труба выходит из строя по любой из множества причин, вода в котле расширяется из отверстия в область топки, которая всего на несколько фунтов на квадратный дюйм выше атмосферного давления. Это, вероятно, погасит все возгорания и расширится на большую площадь по бокам котла. Чтобы снизить вероятность разрушительного взрыва, котлы перешли от конструкции «дымогар », где тепло добавлялось путем пропускания горячих газов через трубы в водоеме, на «воду. -трубные "котлы, в которых вода находится внутри трубок, а область топки - вокруг труб. Старые «жаротрубные» котлы часто выходили из строя из-за плохого качества сборки или отсутствия технического обслуживания (например, коррозия жаротрубных труб или усталость оболочки котла из-за постоянного расширения и сжатия). Выход из строя дымовых труб заставляет большие объемы пара под высоким давлением и высокой температурой возвращаться обратно в дымовые трубы за доли секунды и часто сдувает горелки с передней части котла, тогда как отказ сосуда высокого давления, окружающего воду, может привести к к полному отказу от содержимого котла при большом паровом взрыве. На морском котле это наверняка приведет к повреждению силовой установки корабля и, возможно, соответствующей части корабля.
В более домашних условиях паровые взрывы могут быть результатом попытки тушить горящее масло водой в процессе, называемом кипением. Когда масло в сковороде горит, естественным побуждением может быть потушить его водой; однако это приведет к перегреву воды горячим маслом. Образующийся пар будет быстро и сильно распространяться вверх и наружу в виде брызг, также содержащих воспламененное масло. Правильный метод тушения таких пожаров - использование влажной ткани или плотной крышки на сковороде; оба метода лишают огонь кислорода, а ткань также охлаждает его. В качестве альтернативы можно использовать энергонезависимый антипирен специального назначения или просто противопожарное покрывало.
