שיפור הבטיחות בטיפול בחומרים נפיצים: פיתוח תוכנה חדשנית לחיזוי פיצוץ

אתר האינטרנט של אוניברסיטת דרום אורל (SUSU) דיווח ב-27/04/2026 כי החוקרים משפרים את הבטיחות בעבודה עם חומרים נפיצים. המדענים רשמו פטנט על תוכנה לקביעת תנאי היזימה של חומרי נפץ במקרה של עומסים מכניים. חבילת התוכנה שפותחה תסייע להעריך במהירות באילו תנאים חומר עלול להתפוצץ, במטרה לשפר את השליטה בשינוע חומרים אלו.

החוקרים חקרו את המנגנונים שעלולים להוביל לפיצוץ חומרים נפיצים במהלך הובלה, טיפול ואחסון במחסנים, עקב יזימה מלאכותית של השפעות פיזיקליות (למשל, זעזועים או חיכוך). המדענים מחפשים דרכים לנטרל את סכנת הפיצוץ של חומרים בעלי אנרגיה גבוהה.

"פיתחנו חבילת תוכנה שמטרתה לחקור את מנגנון החיכוך של יציאת אזורי החימום המקומי של החומר, כלומר, לבחון את השפעת החיכוך המתרחש בקו המגע שבין קליע הברזל לחומר האנרגטי", מסביר מרצה בכיר במחלקה למכניקה חישובית. מנגנון החיכוך הוא בין הגורמים המעטים שיכולים להוביל לפיצוץ במקרה של פגיעות מכניות במהירות נמוכה.

חבילת התוכנה מדמה את התנהגותו של חומר נפץ כתוצאה מהשפעה זו. באמצעות מידול נומרי, ניתן לחשב את נקודות החום המקומיות שנוצרות כאשר הקליע הכדורי חודר לחומר האנרגטי בקצב טעינה של פחות מ-30 מטר לשנייה.

אלו בדיוק התנאים שבהם תיאורטית ניתן להתחיל פיצוץ. המודל המתמטי הייחודי לוקח בחשבון את כוח החיכוך וזרמי החום המתפשטים בחומר האנרגטי ובקליע הברזל. לאחר ניסויים בקנה מידה מלא, הצליחו המדענים לחשב את התפלגות הטמפרטורה בשכבת המגע הדקה, מה שאיפשר להעריך את עיכוב ההצתה של חומר הנפץ (כלומר, הזמן) במקרה של חיכוך.

התוכנה המוגנת בפטנט נבדקה בגרסאות ניסוי בקנה מידה מלא, שאישרו את יעילותה ואת דיוק החישוב. המאפיין המבדיל של חבילת תוכנה זו, שפותחה באמצעות שפת FORTRAN, הוא שהמודל המתמטי מבוסס על חוקי מכניקת הרצף; משוואות התנועה של הקליע ומשוואות התנועה של החומר האנרגטי נפתרות בו-זמנית. 

המערכת מאפשרת לחשב את הפרמטרים התרמו-דינמיים של החומר הנבדק, כמו גם את קצב העיוות, הטמפרטורה וכו', על גבול המגע, ואפילו לקבוע את הגיאומטריה של החומר האנרגטי המעוות בהתאם לתנאי הנקישה.

על ידי ביצוע חישוב ממוחשב בלבד, ניתן להעריך במהירות באילו תנאים עצם עלול להתפוצץ כדי לשפר את השליטה בתנועתו. פיתוח זה יכול לשמש עסקים העוסקים באחסון ובטיפול בחומרים עתירי אנרגיה ובהובלתם.