1921 жылғы Оппау жарылысы: Германиядағы химия зауытының апатты оқиғасы

Кіріспе

1921 жылы қазіргі Германияның Людвигшафен қаласындағы өнеркәсіптік апат.

1921 жылдың 21 қыркүйегінде Опау жарылысы болды. Онда мұнара сақтағышта сақталған аммиак сульфаты мен аммиак нитраты тыңайтқыштарының шамамен 4500 тоннасы Германияның Людвигшафен қаласының бір бөлігі болып табылатын Опаудағы BASF зауытында жарылып, 500-600 адам қаза тауып, шамамен 2000 адам жарақат алды.

Өмірбаян

Зауыт 1911 жылы аммоний сульфатын өндіре бастады, бірақ Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде Германияға қажетті күкірт алу мүмкін болмағандықтан, аммоний нитратын да өндіре бастады. Аммиакты шетелдік ресурстарсыз, Хабер процесін пайдалана отырып өндіруге болатын. Зауыт әлемде алғаш рет осылай істеді. Аммиак сульфатымен салыстырғанда аммиак нитраты күшті гигроскопиялық қасиетке ие, сондықтан аммоний сульфаты мен нитраттың қоспасы өз салмағының әсерінен қысылып, силос ішінде гипс тәрізді затқа айналады. Жұмысшылар оны шығару үшін пикалар қолдануға мәжбүр болды, бұл қиын жағдай еді, себебі олар силосқа кіре алмай, құлап жатқан тыңайтқыштардың астында қалу қаупі бар еді. Жұмыстарын жеңілдету үшін қоспаны босату үшін кішкентай динамит зарядтары қолданылды. Бұл өте қауіпті процедура болғанымен, кең таралған практика еді. Аммоний нитратының жарылғыш екені мәлім болды, ол Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде осы мақсатта кеңінен қолданылды, бірақ 1919 жылы жүргізілген сынақтар 60%-дан кем нитрат мөлшері бар аммоний сульфаты мен нитраттың қоспалары жарылмайды деген қорытынды жасады. Осыған сүйене отырып, зауытта өңделген материал, атақты 50/50 қоспасы, 50 000 тонналық партиялармен сақтауға жеткілікті тұрақты деп есептелді, бұл апатта болған мөлшерден он еседен астам. Шындығында, 21 қыркүйектегі апатты жарылысқа дейін шамамен 20 000 жарылыс кезінде ешқандай ерекше оқиға болған жоқ. Жарылыстан барлығы қаза болғандықтан, оның себептері белгісіз. Алайда, қазіргі деректерге сәйкес және аталған 1919 жылғы сынақтарға қайшы, «60%-дан кем нитрат = қауіпсіз» деген критерий дұрыс емес. 50% нитраттан тұратын қоспалардағы жарылыс бастапқы зарядтың айналасындағы шағын көлеммен шектеледі, бірақ нитраттың үлесін 55-60%-ға дейін арттыру жарылғыш қасиеттерді күрт арттырады және әдетте жарылғыш емес деп есептелетін төмен нитрат концентрациясы бар айналадағы қоспаны да жарылысқа ұшыратуға жеткілікті күшті жарылыс тудырады. Қоспадағы ылғалдылық, тығыздық, бөлшек мөлшері және кристалдық құрылымның біртектілігі де жарылғыш қасиеттерге әсер етеді.

The plant began producing ammonium sulfate in 1911, but during World War I when Germany was unable to obtain the necessary sulfur, it began to produce ammonium nitrate as well. Ammonia could be produced without overseas resources, using the Haber process, and the plant was the first of its kind to do so in the world. Compared to ammonium sulfate, ammonium nitrate is strongly hygroscopic, thus the mixture of ammonium sulfate and nitrate compresses under its own weight, turning it into a plaster like substance in the silo. The workers needed to use pickaxes to get it out, a problematic situation because they could not enter the silo and risk being buried in collapsing fertilizer. To ease their work, small charges of dynamite were used to loosen the mixture. This highly dangerous procedure was in fact common practice. It was well known that ammonium nitrate was explosive, having been used extensively for this purpose during World War I, but tests conducted in 1919 had suggested that mixtures of ammonium sulfate and nitrate containing less than 60% nitrate would not explode. On these grounds, the material handled by the plant, nominally a 50/50 mixture, was considered stable enough to be stored in 50,000 metric ton lots, more than ten times the amount involved in the disaster. Indeed, nothing extraordinary had happened during an estimated 20,000 firings, until the fateful explosion on September 21. As all involved died in the explosion, the causes are not clear. However, according to modern sources and contrary to the above mentioned 1919 tests, the "less than 60% nitrate = safe" criterion is inaccurate; in mixtures containing 50% nitrate, any explosion of the mixture is confined to a small volume around the initiating charge, but increasing the proportion of nitrate to 55–60% greatly increases the explosive properties and creates a mixture whose detonation is sufficiently powerful to initiate detonation in a surrounding mixture of a lower nitrate concentration which would normally be considered minimally explosive. Changes in humidity, density, particle size in the mixture and homogeneity of crystal structure also affect the explosive properties.

Жарылыс масштабы

1921 жылы 21 қыркүйекте сағат 7:32-де зауыттың 110-шы бункерінде жарты секунд айырмасымен екі жарылыс болды, нәтижесінде кең және терең кратер пайда болды. Жарылыстар Францияның солтүстік-шығысында және 300 км-ден астам қашықтықтағы Мюнхенде екі күркіреу ретінде естілді, ал олардың энергиясы 1-2 килотонна ТНТ-ге баламалы деп есептеледі. 1922 жылы келтірілген зиян 321 миллион маркаға бағаланды, сол кезде The New York Times газеті бұл соманы 1,7 миллион АҚШ долларына тең деп бағалаған (Германия 1919-1924 жылдары ауыр гиперинфляцияға ұшырағандықтан, көрсетілген сомалар мен валюта бағамы нақтырақ емес). Опаудағы барлық ғимараттардың 80 пайызы қирады, 6500 адам үйсіз қалды. Қысым толқыны Рейн өзенінен ар жағында орналасқан Мангеймде үлкен зардаптарға әкелді, 25 км-ге дейінгі қашықтықтағы шатырларды жыртып, одан әрі терезелерді, соның ішінде солтүстікке қарай орналасқан Вормс соборының ортағасырлық әйнек өрнектерін қиратты. Гейдельбергте (Опаудан) көшелердегі сынған әйнектер көлік қозғалысын тоқтатты, трамвай рельстен шығып, бірнеше шатырлар зардап шекті. Бірінші 48 сағат ішінде 500 адамның денесі табылды, ал соңғы ресми мәлімет бойынша 560-тан астам адам қаза тапты.