מודל אנליטי להתנהגות תרמית של חומר נפץ RDX

אתר האינטרנט של Nature פרסם (01/07/2025) בדף של כתב העת שלו Scientific Reports (Open Access) מאמר תחת הכותרת: מודל אנליטי של חומר נפץ מעובה בתנאי ירי מושרה תרמית איטי.

גירוי תרמי הוא אחד הגורמים העיקריים לתאונות בטיחות בתחמושת, הגורמות לאבדות קשות ולהפסדים כלכליים עצומים. בין השנים 1966–1988, ארבע תאונות פיצוץ תחמושת, שנגרמו כתוצאה מאש על נושאות מטוסים אמריקאיות, גרמו ליותר מ-200 הרוגים, יותר מ-700 פצועים ולהרס של 96 מטוסים.

בטיחות בתחמושת משכה תשומת לב עולמית. הסכמי התקינה של ברית ההגנה הצפון-אטלנטית נאט"ו (STANAG 4240 ו-STANAG 4382) מפרטים את השיטות לניסויי ירי מושרה תרמית – איטי ומהיר – כדי לדמות אש ועשן.

ירי מושרה תרמית (Cook-off or Thermally Induced Firing) הוא תחמושת שלא נורתה, שמתפוצצת בטרם עת עקב חום בסביבתה המיידית. המונח משמש הן לפיצוץ של תחמושת שלא נטענה בנשק והן לירי לא מכוון של נשק טעון עקב חימום.

ירי מושרה תרמית מהיר נגרם על ידי אש. ירי מושרה תרמית איטי נגרם על ידי אירוע תרמי מתמשך, פחות עוצמתי מאש.

חוקרים ממדינות שונות ערכו מחקרים מקיפים על בטיחות התחמושת תחת גירוי תרמי, לרבות מידות התחמושת, מידת כליאת חומרי הנפץ, עוצמת הגירוי התרמי, סוגי חומרי הנפץ, צפיפות מטעני חומר הנפץ, והשפעות מנגנוני הצתה של נקודות חמות ושל מבנים בעלי שחרור איטי על טמפרטורת ההצתה ועל עוצמת התגובה של חומרי הנפץ.

גישות אנליטיות מאפשרות בדיקה מעמיקה של המנגנונים הפיזיקו-כימיים והצימודים המורכבים העומדים בבסיס ההצתה התרמית של חומרי נפץ. שיטות אלו מפגינות יעילות חישובית גבוהה משמעותית וצריכת משאבים נמוכה יותר בהשוואה לסימולציות נומריות, ומהוות גורם מניע בסיסי לפיתוח טכנולוגיות בטיחות תחמושת.

המחקר הנוכחי ביסס מודל אנליטי לתיאור התנהגות הפירוק התרמי של חומרי נפץ בפאזה מעובה, תוך מתן פתרונות ניבויים למיקומי ההצתה ולטמפרטורת ההצתה.

בוצעה השוואה בין תוצאות מודל ניסיוניות, מספריות ואנליטיות. פעולה זו אימתה את יכולתו של המודל האנליטי לחזות במדויק את אזור ההצתה ואת טמפרטורת ההצתה.

התוצאות מצביעות על כך שעליית הטמפרטורה עקב פירוק תרמי של חומר הנפץ מסוג RDX היוותה רק 0.2% מהטמפרטורה הכוללת בעת ההצתה. מיקומי ההצתה קשורים ליחס אורך-קוטר של מטען חומר הנפץ: ככל שיחס אורך-קוטר (L/D) של המטען עולה, מיקומי ההצתה נעים בהדרגה לכיוון שני הקצוות. כאשר יחס אורך-קוטר של המטען גדול מהערך 5.22, מיקומי ההצתה קרובים לגבול התרמי.

מחקר זה מספק שיטה חדשה לפיתוח תכנון מבנה תחמושת והערכת בטיחות.

המידע מסתמך על פרסומים שהופיעו בקבוצות ה-LinkedIn שאני מנהל: Explosives / Blasting (Energetic Materials) OSH ו-Fireworks and Pyrotechnics O.