Ekvivalent TNT

Diagram závislosti výšky houbového oblaku na energii výbuchu s příklady 22kt bomby Fat Man 15Mt Castle Bravo

Ekvivalent TNT je metoda vyjádření energie uvolněné při explozích. Jedná se (přibližně) o množství trinitrotoulenu, které svým výbuchem vyvolá vzdušnou tlakovou vlnu stejných parametrů jako zkoušená výbušnina, a která způsobí stejné destrukční účinky. Jedna tuna TNT odpovídá (přesně) 4,184 GJ.[1]

Definice

Násobné jednotky s předponami kilotuna (kt, tisíc tun) a megatuna (Mt, milion tun) TNT se používají pro popis uvolněné energie a tím pádem ničivé síly jaderných zbraní a dalších vysokoenergetických událostí, jako například dopadů těles z vesmíru.

Energie násobných jednotek odpovídají definici a ne skutečné energii odpovídající nálože trinitrotoluenu. Při odpálení megatuny TNT díky vysoké přetrvávající teplotě totiž dojde k rozsáhlému zapálení sazí, které vznikají při výbuchu TNT a které při menších detonacích TNT (třeba 1 tuna) shoří jen z malé části. Takže výbuch milionu tun TNT má více energie než megatunová termojaderná vodíková bomba, proto u těchto velikostí náloží nelze chápat ekvivalent TNT doslovně.

Navíc pro porovnání účinku výbuchů je často nutno vztáhnout ekvivalent TNT na danou vzdálenost. Ten samý výbuch může mít na 3 m ekvivalent 1 kg TNT ale na 5 m ekvivalent 1,5 kg TNT (typicky u výbuchu mraků plynu či termobarických výbušnin, ale i parních kotlů). To souvisí s různými profily tlakové vlny (délkou trvání vlny, její maximálním tlakem a rychlostí nástupu a ústupu tlaku).

TNT není nejsilnější konvenční výbušnina. Například hexogen při výbuchu uvolní v přepočtu na 1 kg více energie (přibližně o 30 %). Souvislost této jednotky energie s hmotností nějaké konvenční výbušniny je tedy dnes spíše historická.

V přepočtu pomocí rovnice E=mc² je 1 Mt TNT rovna 46,5 g.

Výpočet

, kde[2] :

  • W - ekvivalent TNT [kg]
  • M - množství explozivního materiálu [kg]
  • μ - bezrozměrná empirická konstanta
    • 0,01 až 0,1 pro plyny a páry
    • 1 pro tuhé a kapalné výbušniny
  • Ec - spalné teplo vybuchující látky [kJ/kg]
  • EcTNT - spalné teplo TNT (cca 4437 až 4765 kJ/kg)

Příklady

Megatuny TNTPopis
0,000001–0,000044Konvenční bomby, největší FOAB má ekvivalent 44 t TNT (jiné zdroje uvádí 20 až 30 t)
0,0001–0,003Výbuch v bejrútském přístavu 2020
0,003Halifaxský výbuch
0,015–0,02Jaderná bomba Little Boy shozená na Hirošimu měla ekvivalent 15 kt TNT. Fat Man shozená na Nagasaki měla ekvivalent 20 kt TNT.
3Energie všech výbušnin použitých v druhé světové válce, včetně jaderných zbraní použitých v Japonsku
21,5Teoretické maximum energie získatelné z 1 kg látky vypočtené pomocí rovnice E=mc²
15Nejsilnější americký jaderný výbuch - Castle Bravo
50Nejsilnější sovětský jaderný výbuch - Car-bomba
100Nejsilnější vyprojektovaná jaderná bomba, původní návrh Car-bomby
26,3Energie uvolněná na povrchu Země při zemětřesení v Indickém oceánu 2004
540Součet všech dosud odpálených jaderných zbraní
7 000Celkové světové zásoby jaderných zbraní
2 500Množství sluneční energie, která dopadne na Zemi za minutu
6 000 000Impakt největšího úlomku komety Shoemaker–Levy 9 na Jupiter
9 560 000Celková uvolněná energie při zemětřesení v Indickém oceánu 2004
100 000 000 = 108Přibližná energie uvolněná při dopadu tělesa, při kterém se vytvořil Chicxulubský kráter
7,89×1015Energie, kterou vyzáří Slunce za jeden den
1028Supernova typu Ia

Odkazy

Literatura

  • Rhodes, Richard. The Making of the Atomic Bomb, New York: Simon and Schuster, 1986.

Reference

  1. Účinky tlakové vlny [online]. BOZPinfo.cz [cit. 2021-09-01]. Dostupné online. 
  2. ADÁMKOVÁ, Marie. Výbuchy [online]. Techportál.cz [cit. 2021-09-01]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2021-09-01. 

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Nukecloud.png
Nuclear cloud height/yield graph
Cosmetically enhanced to illustrate size of Fat Man/Castle Bravo mushroom clouds.
Note that cloud height is shown with linear scale, but yield (horizontal axis) with LOGARITHMIC scale !
CAUTION: The data represented in this plot are not verifiable because no sources are made clear. This image should not be used to present its unsourced data as fact unless sources are also provided for the data.
  • 0 = Approximate altitude band commercial aircraft use
  • 1 = Fat Man 22.5 kt
  • 2 = Castle Bravo 15 Mt
(I would have included Tsar Bomba (Царь-бомба) but the graph only went to 30 MT.)