Före (vänster) och efter (höger) av kratern orsakad av Beirut -explosionen den 4 augusti, 2020. Kredit:Lawrence Livermore National Laboratory
Den 4 augusti 2020, en av de största icke-nukleära explosionerna i historien pulveriserade en hamn i Beirut och skadade mer än halva staden. Explosionen berodde på detonationen av ton ammoniumnitrat, en brännbar kemisk förening som vanligen används inom jordbruket som gödselmedel med hög nitrathalt, men som också kan användas för att tillverka sprängämnen.
Sen den tiden, uppskattningarna av explosiv avkastning varierade kraftigt, och i vissa fall, var oförenliga med vad som skulle förväntas baserat på mängden ammoniumnitrat som lagrats i Beiruts hamn. Dessutom, kraterstorleken, seismisk storlek och svampmolnhöjd tycktes vara inkonsekvent.
Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) fysiker Peter Goldstein har studerat hur vattenmättnad av sprängämnet, mark och eventuellt vatten och skräp från miljönära källan kan hjälpa till att förena skillnader i avkastningsuppskattningarna som erhålls med dessa olika mätningar. Officiella uppgifter tyder på att ungefär 2,7 kiloton explosivt material förvarades i Beiruts hamnlager där explosionen inträffade. Detonationen av dessa material resulterade i en stor krater och seismiska mätningar antydde att det var möjligt att utbytet var åtminstone några kiloton och möjligen mycket större. Dock, det fanns andra uppskattningar som tydde på att avkastningen var ganska lite mindre, möjligen så lite som ett halvt kiloton.
Sen mobiltelefonbild av molnet från Beiruts explosionsskräp. Observera att den maximala molnhöjden är cirka 7 eller 8 gånger den maximala höjden för byggnaderna på skyline i bilderna till vänster. Kredit:Lawrence Livermore National Laboratory
Goldsteins forskning, som visas i Motverkar WMD Journal , analyserar kraterdimensionerna, seismiska magnituduppskattningar och molnhöjden för explosionen och visar att all data överensstämmer med ett utbyte på runt ett kiloton när vatten/mättnad tas med i beräkningen. "Vatten i miljönära källan kan ha en betydande effekt på många observationer, inklusive kraterbildning, molnuppgång, seismiska magnituder och sprängvågseffekter, " han sa.
Goldstein använde kraterstora observationer från satellitbilder och empiriska data för skalade kraterradier från tidigare kemiska och nukleära explosioner för att uppskatta avkastningen.
"Bevisen tyder på att den relativt stora kraterradien beror på en hög grad av mättnad av marken under explosionen. Det är troligt att denna mättnad ökade kopplingen av stötvågsenergi till det omgivande materialet och minskade den effektiva spänningen/styrkan hos material, " han sa.
Tidig bild av Beirut -explosionen eldboll. Den mycket tidiga bilden till vänster verkar tyda på att de stora spannmålssilorna kan ha blockerat några av effekterna från explosionen. Kredit:Lawrence Livermore National Laboratory
Han fann också att avkastningsuppskattningar baserade på seismisk kroppsvågsstorlek, den maximala molnhöjden och det observerade kraterdjupet bekräftade uppskattningarna baserade på kraterradien.
Förtroende för tillförlitligheten hos dessa modeller är avgörande för räddningsinsatsplanering för att mildra potentiella konsekvenser av olyckor som Beirutexplosionen eller avsiktliga handlingar som kan involvera improviserade kärntekniska anordningar eller radioaktiva spridningsanordningar.
Denna forskning är också relevant för kärnvapenexplosioner. Det tyder på att egenskaperna i miljön nära källan kan ha stor effekt på stöt-/sprängvågor, seismiska rörelser och kraterbildning, samt molnuppgång och nedfallseffekter. Effekterna sprider sig även till saker som avkastningsuppskattningen. Goldstein sa att han förväntar sig nära källor som vatten kommer att ha en betydande effekt på andra explosionsfenomen, inklusive strålningstransport och bildning av skräp efter detonation.
