פיצוץ קיטור

ממוזער|שמאל|פיצוץ קיטור בניו יורק בשנת 2007
פיצוץ קיטור הוא פיצוץ הנגרם מהרתחה חריגה במהירותה או מהפיכה של מים או קרח לקיטור, המתרחש כאשר נוזל או קרח מחוממים לטמפרטורה הגבוהה מנקודת הרתיחה שלהם, דבר היוצר מצב מטסטבילי. החימום יכול להיווצר במהירות על ידי פסולת חמה שנוצרת בתוכם, על ידי אינטראקציה של מתכות מותכות (כמו אינטראקציה של דלק גרעיני עם נוזל קירור, או מפגש של מוטות דלק מותכים בכור גרעיני עם מים מליבת כור גרעיני בעקבות התכת הליבה). מכלי לחץ, כגון כור מים בלחץ, הפועלים מעל לחץ אטמוספירי יכולים גם הם לספק את התנאים לפיצוץ קיטור. המים משתנים ממוצק או מנוזל לגז במהירות קיצונית, ועוברים שינוי דרמטי בנפחם. פיצוץ קיטור מתיז קיטור, מים רותחים ואת העצם שחימם אותו לכל הכיוונים, ויוצר סכנות כווייה ושרפה.

פיצוצי קיטור אינם בדרך כלל פיצוצים כימיים, אם כי מספר חומרים מגיבים כימית עם קיטור (לדוגמה, זירקוניום וגרפיט המחומם יתר על המידה (בצורת פחמן לא טהור) מגיבים במגע עם קיטור ואוויר בהתאמה ביצירת פליטת מימן, שעלול להתפוצץ בעצמה באוויר כדי ליצור מים), כך שפיצוצים כימיים ושרפות עלולים להופיע. נראה שפיצוצי קיטור מסוימים הם סוג של פיצוץ אד מתפשט של נוזל רותח (BLEVE), המסתמכים על שחרור של חום-על מאוחסן. עם זאת, אירועים רבים בקנה מידה גדול מראים עדות לשחרור אנרגיה המתפשטת דרך החומר, כאשר הכוחות מערבבים את העצם החם לשלב הנדיף הקר, והעברת החום המהירה בחזית יוצרת את הפיצוץ.

אם מתרחש פיצוץ קיטור במכל סגור של מים עקב חימום מהיר של המים, גל הלחץ והקיטור המתרחב במהירות עלולים לגרום להלם מים חמור. זה היה המנגנון שגרם ב-3 בינואר 1961 לפיצוץ הכור הגרעיני SL-1 באיידהו שבארצות הברית, שגרם למותם של שלושה ממפעיליו. במקרה של SL-1, אלמנטי הדלק והדלק התאדו מהתחממות יתר מיידית, שגרמה לתגובת שרשרת גרעינית ולביקוע גרעיני מקרי.

אירועים מסוג זה אפשריים גם אם הדלק של כור גרעיני ונוזל הקירור שלו נמסים בהדרגה. פיצוצים כאלה ידועים בשם אינטראקציות דלק–קירור (FCI). באירועים אלו, מעבר גל הלחץ דרך החומר המפוזר יוצר כוחות זרימה אשר מגבירים עוד יותר את ההיתוך, שמוביל להעברת חום מהירה המקיימת את הגל. חלק ניכר מההרס הפיזי באסון צ'רנוביל נגרם מפני שמוטות הבקרה של הכור היו מצופים בגרפיט.

בהתכה גרעינית, התוצאה החמורה ביותר של פיצוץ קיטור היא כישלון מוקדם של המערך שנועד לבלום את בריחת הקיטור והגז הרדיואקטיביים. הדבר יכול להוביל לפליטה בלחץ גבוה של דלק מותך לתוך הגורם לחימום מהיר או לכך שהדלק וליבת הכור המומסים יעברו דרך רצפת בניין הכור ויפגשו במי תהום.

פיצוץ קיטור יכול אף להתרחש במקום שבו לבה חמה פוגשת מי ים או קרח. התרחשות כזו נקראת גם "פיצוץ חוף". פיצוץ קיטור יכול להיווצר גם כאשר מים נוזליים או קרח נתקלים במתכת חמה ומותכת. כשהמים הופכים לקיטור, הם מתיזים יחד איתם את המתכת הנוזלית הלוהטת, מה שעלול לגרום לכוויות קשות לנמצאים בקרבת מקום, ויוצר סכנת שרפה. בהרי געש נוצרים פיצוצי קיטור באופן טבעי, שגורמים להשלכת נוזל רותח.

פיצוץ קיטור נגרם גם מניסיון לכבות שמן רותח או מחבת בוערת עם מים. פיצוץ הקיטור עלול לגרום לכוויות לסובבים.

פיצוץ קיטור יכול להיות גם יעיל, מפני שהוא יוצר כמות גדולה גז מבלי לייצר שאריות מזיקות לסביבה. פיצוץ מבוקר של מים שימש להפקת קיטור בתחנות כוח ובסוגים מודרניים של טורבינות קיטור. מנועי קיטור חדשים יותר משתמשים בשמן מחומם כדי לאלץ טיפות מים להתפוצץ וליצור לחץ גבוה בתא מבוקר. הלחץ משמש לאחר מכן להפעלת טורבינה או מנוע בעירה שעבר הסבה. פיצוצי נפט ומים חמים הופכים פופולריים במיוחד בגנרטורים סולאריים מרוכזים, מכיוון שניתן להפריד את המים מהשמן בלולאה סגורה ללא כל אנרגיה חיצונית. פיצוץ מים נחשב לידידותי לסביבה אם החום נוצר על ידי משאב מתחדש.

לעיתים, במנוע בעירה פנימית משתמשים בהבזקים של מים רותחים כדי להתסיס את הדלק.

ראו גם
 פיצוץ אד מתפשט של נוזל רותח
 זרימה רב-פאזית

קטגוריה:תאונות גרעיניות
קטגוריה:חומרי נפץ