3種類の異なる爆薬の爆発特性を実演し、4回の爆発を実演します。3回は大理石の台座で、1回は実演者の手の中で行います。いずれもマッチで点火します。

爆発物（または爆発性物質）とは、突然放出されると爆発を引き起こす可能性のある大きな潜在エネルギーを有する反応性物質であり、通常は光、熱、音、圧力の発生を伴います。爆薬とは、測定された量の爆発性物質です。爆発性物質は、1つの成分のみで構成される場合もあれば、2つ以上の物質を含む混合物である場合もあります。

爆発性物質に蓄えられる位置エネルギーは、例えば次のようになります。

爆発物は、その膨張速度によって分類されます。化学反応の先端が音速よりも速く物質内を移動する爆轟物質は、「高性能爆薬」と呼ばれます。一方、反応の先端が音速よりも遅く移動する爆燃物質は、「低性能爆薬」と呼ばれます。爆発物は、その感受性によっても分類されます。比較的少量の熱や圧力で起爆する感受性の高い物質は一次爆薬であり、比較的感受性の低い物質は二次爆薬または三次爆薬です。

爆発する可能性のある化学物質は多岐にわたりますが、爆発物として使用することを目的として製造されているのはごく一部です。残りの化学物質は、非常に危険、敏感、有毒、高価、不安定、あるいは短期間で分解・劣化しやすいといった性質を持っています。

対照的に、爆発せずに燃える物質は、単に可燃性または引火性があるというだけです。しかし、その区別は必ずしも明確ではありません。粉塵、粉末、ガス、揮発性有機液体など、特定の物質は、通常の条件下では単に可燃性または引火性であるものの、特定の状況や形態、例えば拡散した空中雲、閉じ込められた状態、または突然の放出などでは爆発性を示すことがあります。

歴史

オハイオ州トレドの爆薬製造会社、グレート・ウェスタン・パウダー・カンパニー（1905年撮影）

ギリシャ火薬のような初期の熱兵器は古代から存在していました。化学爆薬の歴史は火薬の歴史と密接に絡み合っています。[1] [2]中国の道教の錬金術師たちは、不老不死の妙薬を探し求めながら、[3] 石炭、硝石、硫黄から最古の火薬を作り出しました。火薬は最初の化学爆薬であり、1161年に初めて戦争で使用されました。[4] [5] [6]初期の戦争における爆薬には、竹や青銅の筒から発射される竹爆竹が含まれていました。[7]

黒色火薬よりも強力な爆薬として初めて広く使用されたのは、1847年に開発されたニトログリセリンでした。ニトログリセリンは液体で非常に不安定なため、 1863年にはニトロセルロースとトリニトロトルエン（TNT）、 1867年には無煙火薬とダイナマイト、そしてゼリグナイトに置き換えられました。第一次世界大戦ではTNTが砲弾に採用され、第二次世界大戦では新しい爆薬が広く使用されました（「第二次世界大戦で使用された爆薬の一覧」を参照）。

現代の兵器では、これらはC-4やペンタエリスリトールテトラニトレート（PETN）などのより強力な爆薬に置き換えられており、これらは防水性と可鍛性を備えているが、金属との反応により発火する可能性がある。[8]

アプリケーション

ダイナマイト​
  1. ニトログリセリンに浸した珪藻土（またはその他の吸収性材料）
  2. 爆発物を囲む保護コーティング
  3. 爆雷キャップ
  4. 雷管に接続されたワイヤー

爆発装置とは、通常、軍隊で使用されない爆弾を指します。[9]爆発装置には、起爆装置に接続された起爆装置と爆発物が内蔵されており、特定の目的のために使用される装置です。[10]

コマーシャル

爆発物の最大の商業用途は鉱業である。高爆薬または低爆薬を限られた空間で爆発または爆燃させることで、脆性物質（岩石）のかなり特定の体積部分を、同一または類似の物質のより大きな体積の中に放出することができる。鉱業では、硝酸塩系爆薬が使用される傾向があり、例えば、燃料油と硝酸アンモニウム溶液のエマルジョン[11] 、硝酸アンモニウムのプリル（肥料ペレット）と燃料油（ ANFO ）の混合物、硝酸アンモニウムと可燃性燃料の ゼラチン状懸濁液またはスラリー[12]などが挙げられる。

材料科学および工学において、爆薬はクラッディング（爆発溶接）に用いられます。これは固体（固相）プロセスであり、爆薬を用いて部品の一方を極めて高速に加速することで溶接を行います。このプロセスは、炭素鋼やアルミニウム板を、より硬質または耐腐食性の高い材料の薄い層でクラッディングする際によく用いられます。 [13]

  • 爆発現場における安全対策に関するビデオ
  • 鉱山で爆発物を安全に取り扱う方法を説明するビデオ

軍隊

民間人

分類

エネルギー源別

化学薬品

爆発性 物質に関する国際ピクトグラム

爆発は、自発的な化学反応の一種であり、一旦開始されると、反応物から生成物への変化における大きな発熱変化[a]と大きな正のエントロピー変化[b]の両方によって駆動され、熱力学的に好ましいプロセスとして非常に急速に伝播します。したがって、爆発物は化学結合に大量のエネルギーが蓄えられた物質です。ガス状生成物のエネルギー安定性、ひいてはその生成は、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素ガスなどの強固に結合した種の形成に由来します。これらの種は、約1 MJ/モルの結合強度を持つ強力な二重結合および三重結合を有しています。したがって、市販の爆発物のほとんどは、–NO 2、–ONO 2、–NHNO 2基を含む有機化合物であり、爆発すると前述のようなガスを放出します（例：ニトログリセリン、TNT、オクトゲン（HMX）、PETN、ニトロセルロース）。[14]

従来の爆発力学は、衝撃に敏感な炭素と水素が急速に酸化され、二酸化炭素、一酸化炭素、そして蒸気として水に変化するという原理に基づいています。硝酸塩は通常、炭素と水素の燃料を燃焼させるために必要な酸素を供給します。爆発エネルギーを高めるために、アルミニウム粉末などの増感剤を爆発物に添加することがあります。爆発すると、爆発物中の窒素成分は窒素ガスと有毒な一酸化窒素として放出されます。

爆発物の化学分解には、数年、数日、数時間、あるいはほんの一瞬かかることもあります。より遅い分解過程は貯蔵中に起こり、安定性の観点からのみ重要です。より興味深いのは、分解に加えて、爆燃と爆轟という2つの急速な分解過程です。

核

エキゾチック

化学爆発物や核爆発物に加えて、より特殊な爆発物も数多く存在します。

感度によって

主要な

一次爆薬とは、衝撃、摩擦、熱、静電気、電磁放射線などの刺激に極めて敏感な爆薬のことである。一部の一次爆薬は接触爆薬とも呼ばれる。起爆には比較的少量のエネルギーが必要である。ごく一般的に、一次爆薬はPETNよりも敏感な化合物であると考えられる。実用的な尺度として、一次爆薬はハンマーで叩くことで確実に起爆できるほど十分に敏感である。しかし、 PETN も通常はこの方法で起爆できるため、これは非常に大まかなガイドラインに過ぎない。さらに、三ヨウ化窒素などのいくつかの化合物は非常に敏感であるため、取り扱うだけでも爆発してしまう。三ヨウ化窒素は非常に敏感であるため、アルファ線にさらすことで確実に起爆することができる。[15] [16]

一次爆薬は、起爆装置や、より感度の低い二次爆薬のより大きな炸薬を起爆させるために使用されることが多い。一次爆薬は、雷管や雷管に物理的衝撃信号を伝達するために一般的に使用される。状況によっては、電気ショックや物理的衝撃、あるいはレーザー起爆システムの場合は光といった異なる信号が、動作、すなわち爆発を誘発するために使用される。通常はミリグラム単位の少量で、より安全に取り扱えるより大きな炸薬を起爆させるのに十分である。

主な高性能爆薬の例は次のとおりです。

二次

二次爆薬は主爆薬よりも感度が低く、起爆には相当なエネルギーが必要です。感度が低いため、より幅広い用途に使用でき、取り扱いや保管も安全です。二次爆薬は爆薬列の中で大量に使用され、通常は少量の主爆薬によって起爆されます。

二次爆薬の例としては、TNTやヘキソゲン ( RDX ) などがあります。

第三紀

三次爆薬（爆破剤とも呼ばれる）は衝撃に非常に鈍感であるため、実用的な量の一次爆薬では確実に起爆できず、代わりに二次爆薬による中間爆薬ブースターが必要となる。これらは安全性と、一般的に材料費および取扱コストの削減を目的として使用されることが多い。最大の需要者は大規模な鉱業および建設事業である。

ほとんどの三次爆発物には燃料と酸化剤が含まれています。ANFOは反応速度が遅い場合、三次爆発物となり得ます。

速度によって

爆発物は燃焼速度に応じて低爆薬と高爆薬に分類されます。低爆薬は急速に燃焼する（デフラグレーション）のに対し、高爆薬は爆発します。これらの定義は明確に区別されていますが、急速な分解を正確に測定することが難しいため、爆発物の実用的分類は困難です。反応が単なるデフラグレーションではなくデトネーションとして分類されるためには、反応衝撃波が試験対象物質中を伝播する速度が、その物質中を伝わる音速よりも速くなければなりません。液体または固体物質中を伝わる音速は、通常、空気やその他の気体中を伝わる音速よりも桁違いに速くなります。

低い

低爆薬（または低次爆薬）は爆燃する爆発物であり、爆発は亜音速で物質内を進む火炎前面によって伝播します。

爆燃では、爆発物の分解は物質内の炎の前面によって音速以下で伝播します（それでも、ほとんどの液体または固体では、通常340 m/sまたは1,220 km/h以上です）[20] 。これは、超音速で伝わるデトネーションの衝撃波とは対照的です。通常の状況では、低爆薬は毎秒数センチメートルから約0.4キロメートル（1,300フィート/秒）まで変化する速度で爆燃します。爆薬はより速く爆燃し、デトネーションに似た効果を生み出すことが可能です。これは、高圧下（火薬が薬莢の限られた空間内で爆燃し、弾丸を音速をはるかに超える速度に加速する場合など）または高温下で発生する可能性があります。

低爆薬は通常、可燃性物質と急速に分解する酸化剤の混合物であるが、燃焼速度が非常に速い高爆薬よりもゆっくりと燃焼する。 [21]

低爆薬は通常、推進剤として使用されます。このグループには、プロパンやガソリンなどの石油製品、火薬（無煙火薬を含む）、照明弾や花火などの軽火薬が含まれますが、ガス圧爆破など、特定の用途では高爆薬の代替として使用できます。[22]

高い

高性能爆薬（HE、または高次爆薬）は、爆発する爆発性物質であり、爆発は超音速で物質を通過する爆発衝撃波によって伝播する。[23]高性能爆薬は、約3～9キロメートル/秒（9,800～29,500フィート/秒）の爆発速度で爆発する。例えば、TNTの爆発（燃焼）速度は約6.9キロメートル/秒（22,600フィート/秒）、導爆線は6.7キロメートル/秒（22,000フィート/秒）、C-4は約8.0キロメートル/秒（26,000フィート/秒）である。

高性能爆薬は、酸素、炭素、水素が 1 つの有機分子に含まれている傾向があり、ANFOのような感度の低い爆薬は、燃料 (炭素と水素の燃料油) と酸化剤 (硝酸アンモニウム) の組み合わせです。

高性能爆薬は通常、採鉱、解体、軍事用途に使用されます。

高性能爆薬は、その感受性によって一次爆薬と二次爆薬の2つの爆発物クラスに分類されます。三次爆薬（例えば、3,200 m/sのANFO）は技術的には爆発速度の定義を満たしますが、規制上は高性能爆薬とはみなされません。

化学的に高爆発性の化合物は無数に存在しますが、商業的、軍事的に重要なものとしては、 NG、TNT、TNP、 TNX 、RDX、HMX、PETN、TATP、TATB、HNSなどがあります。

物理的な形で

爆発物は、その製造または使用の物理的形態によって特徴付けられることが多い。これらの使用形態は、一般的に以下のように分類される。[24]

配送ラベルの分類

配送ラベルとタグには、国連マークと国家マークの両方が含まれる場合があります。

国連の規格表示には、番号による危険物分類（HC/D）コードと、アルファベットによる適合性グループ（CCG）コードが含まれます。この2つは関連していますが、別個の独立したコードです。適合性グループの指定は、どの危険物分類（HC/D）にも割り当てることができます。この複合的な規格表示の例としては、1.4Gまたは1.4Sと表示されている消費者向け花火が挙げられます。

国家標示の例としては、米国運輸省(US DOT) コードが挙げられます。

国連（UN）GHS危険有害性クラスと区分

GHS爆発物輸送ピクトグラム

国連GHS危険有害性分類（HC/D）は、危険有害性分類における数値指定子であり、関連する危険有害性の特性、頻度、および人身被害や物的損害を引き起こす可能性を示すものです。これは、最小限の表記を用いて、物質に関連する主要な危険有害性を伝える国際的に認められたシステムです。[25]

以下にクラス 1 (爆発物) の区分を示します。

  • 1.1大量爆発の危険性。HC/D 1.1では、コンテナまたはパレット内の1つの物品が不注意に爆発した場合、その爆発が周囲の物品を共鳴爆発させると予想されます。爆発は、一緒に保管されている物品のすべてまたは大多数に伝播し、大量爆発を引き起こす可能性があります。また、爆発エリアには、物品のケースや構造物の破片も飛散します。
  • 1.2非大量爆発、破片生成。HC/D 1.2は、爆発の影響の大きさを考慮して、さらにHC/D 1.2.1、1.2.2、および1.2.3の3つの区分に分かれています。
  • 1.3大規模火災、小規模爆発、または破片による危険。推進剤や多くの花火がこのカテゴリーに該当します。梱包または積み重ねられた容器内の1つの物品が発火すると、通常は他の物品にも延焼し、大規模火災を引き起こします。
  • 1.4中程度の火災。爆発や破片は発生しない。HC/D 1.4の物品は、表では重大な危険性のない爆発物として記載されている。ほとんどの小火器弾薬（装填済み武器を含む）と一部の花火用物品がこのカテゴリーに該当する。これらの物品に含まれる高エネルギー物質が不用意に起爆した場合、エネルギーと破片の大部分は保管構造物または物品の容器自体に封じ込められる。
  • 1.5質量爆発の危険性、非常に鈍感です。
  • 1.6 爆発の危険性はあるが大量爆発の危険性がなく、極めて鈍感。

UNO 表全体を表示するには、NAVSEA OP 5、第 1 巻、第 3 章の段落 3 ～ 8 および 3 ～ 9 を参照してください。

クラス1互換性グループ

適合性グループコードは、HC/Dクラス1（爆発性）物質の保管適合性を示すために使用されます。以下の13の適合性グループを文字で指定します。

  • A：主爆発性物質（1.1A）。
  • B：主爆発性物質を含み、2つ以上の有効な防護機構を備えていない物品。発破用雷管組立体やキャップ型雷管など、一部の物品も含まれます。(1.1B、1.2B、1.4B)
  • C：推進剤爆発物、その他の爆燃性爆発物、またはそのような爆発物を含む物品（1.1C、1.2C、1.3C、1.4C）。これらは、バルク推進剤、推進薬、および点火手段の有無にかかわらず推進剤を含む装置です。例としては、シングルベース推進剤、ダブルベース推進剤、トリプルベース推進剤、複合推進剤、固体燃料 ロケットモーター、不活性発射体を含む弾薬などがあります。
  • D : 二次爆発性爆発物または黒色火薬、あるいは二次爆発性爆発物を含む物品（いずれの場合も起爆手段および推進薬を有さないもの）、あるいは一次爆発性爆発物を含み2つ以上の有効な保護機能を有する物品。（1.1D、1.2D、1.4D、1.5D）。
  • E : 起爆手段を持たず、推進剤を注入した二次起爆性爆発性物質を含む物品（可燃性液体、ゲル、または自燃性液体を含むものを除く）（1.1E、1.2E、1.4E）。
  • F は、起爆手段を備えた二次 起爆性爆発物を含み、推進剤（可燃性液体、ゲル、または自燃性液体を含むものを除く）を含むか、または推進剤を含まないもの（1.1F、1.2F、1.3F、1.4F）。
  • G：花火用物質、花火用物質を含む物品、または爆発性物質と照明物質、焼夷物質、涙液発生物質、もしくは煙発生物質の両方を含む物品（水で活性化する物品、または白リン、リン化物、可燃性液体、ゲル、もしくはハイパーゴリック液体を含む物品を除く）（1.1G、1.2G、1.3G、1.4G）。例としては、照明弾、信号弾、焼夷弾、照明弾、その他の煙や涙液を発生させる装置が挙げられる。
  • H：爆発性物質と白リン（1.2H、1.3H）の両方を含む物品。これらの物品は、大気にさらされると自然発火します。
  • J：爆発性物質と可燃性液体またはゲルの両方を含む物品（1.1J、1.2J、1.3J）。ただし、水または大気にさらされると自然発火する液体またはゲルは除きます。これらはグループHに属します。例としては、液体またはゲルを充填した焼夷弾、燃料空気爆薬（FAE）、可燃性液体燃料ミサイルなどが挙げられます。
  • K：爆発性物質と毒性化学物質の両方を含む物品（1.2K、1.3K）
  • L爆発性物質または爆発性物質を含み、特別な危険性（例えば、水による活性化、自燃性液体、リン化物、または自然発火性物質の存在による）を呈する物品で、各タイプ（1.1L、1.2L、1.3L）ごとに分離する必要がある。損傷した弾薬または疑わしい弾薬は、いずれのグループであってもこのグループに属する。
  • N：極めて鈍感な爆発性物質（1.6N）のみを含む物品。
  • S : 偶発的な動作から生じる危険な影響が、パッケージのすぐ近くでの消火活動やその他の緊急対応活動を著しく妨げたり禁止したりしない程度に限定されるように梱包または設計された物質または物品 (1.4S)。

プロパティ

爆発性物質が特定の用途に適しているかどうかを判断するには、まずその物理的 特性を把握する必要があります。爆発物の有用性は、その特性とそれらに影響を与える要因を十分に理解して初めて評価されます。以下に、爆発性物質の重要な特性をいくつか挙げます。

感度

感度とは、爆発物の点火または起爆の容易さ、すなわち必要な衝撃、摩擦、または熱の量と強度を指します。「感度」という用語を使用する場合、どのような種類の感度について議論しているのかを明確にする必要があります。特定の爆発物の衝撃に対する相対的な感度は、摩擦や熱に対する感度とは大きく異なる場合があります。感度を決定するために使用される試験方法には、以下のものがあります。

  • 衝撃– 感度は、標準の重りを材料に落とすと爆発するまでの距離で表されます。
  • 摩擦– 感度は、反応を引き起こすのに十分な摩擦を生み出すために材料に加えられる圧力の量によって表されます。
  • 熱感度は、物質の分解が起こる温度で表されます。

特定の爆発物（通常は上記の3つの軸のうち1つ以上に対して非常に敏感ですが、必ずしもそうとは限りません）は、圧力降下、加速、鋭利なエッジや粗い表面の存在、適合しない物質、さらには 稀に核放射線や電磁放射線といった要因に対して、特異な感受性を示す場合 があります。これらの要因は、実用性を損なう可能性のある特別な危険性を伴います。

特定の用途に適した爆薬を選択する際には、感度が重要な考慮事項となります。徹甲弾の爆薬は、比較的低感度でなければなりません。そうでなければ、着弾時の衝撃で目的の部位まで貫通する前に爆発してしまいます。核弾頭を囲む爆薬レンズも、偶発的な爆発のリスクを最小限に抑えるため、極めて低感度に設計されています。

開始に対する感受性

爆発物を持続的に起爆させる能力の指標。これは、爆発物を持続的かつ連続的に起爆させる起爆装置の威力によって定義されます。セリエ・ベロー尺度は、 1番から10番までの10種類の起爆装置で構成され、それぞれが増加する装薬量に対応しています。実際には、現在市販されている爆発物のほとんどは、2グラムの雷管酸水銀に相当する装薬量を持つ8番の起爆装置に反応します。

爆発速度

爆発物の塊の中で反応過程が伝播する速度。市販の鉱山用爆薬のほとんどは、1,800 m/sから8,000 m/sの範囲の爆轟速度を持つ。今日では、爆轟速度は正確に測定できる。密度とともに、大気圧と地面の加速度の両方を通じて伝達されるエネルギー収量に影響を与える重要な要素である。定義上、黒色火薬や無煙火薬などの「低爆薬」の燃焼速度は171～631 m/sである[26] 。一方、「高性能爆薬」は、導爆線などの一次爆薬であれ、TNTやC-4などの二次爆薬であれ、燃焼速度ははるかに高く、約6,900～8,092 m/sである[27] 。

安定性

安定性とは、爆発物が劣化せずに保管される能力のことです。

爆発物の安定性に影響を与える要因は次のとおりです。

  • 化学組成。最も厳密な技術的意味では、「安定性」という言葉は、ある物質の基準状態または他の物質に対する相対的なエネルギーを指す熱力学用語です。しかし、爆発物の文脈では、安定性は一般的に爆発の容易さを指し、これは化学反応速度論（すなわち分解速度）に関係します。したがって、「熱力学的に安定」と「速度論的に安定」という用語を区別するためには、前者を「不活性」と呼ぶのがおそらく最も適切でしょう。逆に、速度論的に不安定な物質は「不安定」であると言われます。ニトロ基（-NO 2）、硝酸塩（-ONO 2）、アジド基（-N 3）などの特定の基は、本質的に不安定であることが一般的に認識されています。速度論的には、分解反応に対する活性化障壁は低いです。その結果、これらの化合物は炎または機械的衝撃に対して高い感受性を示します。これらの化合物の化学結合は主に共有結合であるため、高いイオン格子エネルギーによって熱力学的に安定化されることはありません。さらに、これらの化合物は一般に正の生成エンタルピーを持ち、より熱力学的に安定した（より強く結合した）分解生成物を生成するための分子内部の再配置に対する機構的な阻害はほとんどありません。例えば、アジ化鉛（Pb(N 3 ) 2 ）では、窒素原子が既に互いに結合しているため、PbとN 2 [1]への分解は比較的容易です。
  • 保管温度。爆発物の分解速度は高温で増加します。標準的な軍用爆発物はすべて、-10℃から+35℃の温度範囲で高い安定性を示すと考えられますが、それぞれに熱分解速度が急激に加速し、安定性が低下する高温が存在します。経験則として、ほとんどの爆発物は70℃を超えると危険なほど不安定になります。
  • 日光への曝露。窒素基を含む多くの爆発性化合物は、日光の紫外線に曝露されると急速に分解し、その安定性に影響を与えます。
  • 放電。 多くの爆発物において、静電気や火花に対する起爆感受性は一般的です。静電気やその他の放電は、状況によっては反応、さらには爆発を引き起こすのに十分な場合があります。そのため、爆発物や花火を安全に取り扱うには、通常、作業員の適切な電気接地が必要です。

パワー、パフォーマンス、そして強さ

爆発物における「威力」または「性能」という用語は、その仕事を行う能力を指します。実際には、爆発物が意図したエネルギー伝達方法（破片の投射、空気爆風、高速ジェット、水中衝撃、気泡エネルギーなど）を達成する能力として定義されます。爆発の威力または性能は、材料が意図された用途に適しているかどうかを評価するために、一連のカスタマイズされた試験によって評価されます。以下に挙げる試験のうち、シリンダー膨張試験と空気爆風試験はほとんどの試験プログラムで共通しており、その他の試験は特定の用途に対応しています。

  • シリンダー膨張試験。標準量の爆薬を長い中空シリンダー（通常は銅製）に充填し、一端で爆発させる。シリンダーの半径方向膨張速度とシリンダー壁の最大速度に関するデータを収集する。これにより、ガーニーエネルギー（2 E ）も算出される。
  • シリンダーの破砕。標準的な鋼製シリンダーに爆薬を装填し、おがくずピットで爆発させる。破片を収集し、粒度分布を分析する。
  • 爆圧（チャップマン・ジュゲ条件）。 爆圧データは、標準サイズの円筒状爆薬の爆轟によって水中に伝播する衝撃波の測定から得られる。
  • 臨界直径の決定。この試験は、特定の爆薬の装薬が自身の爆轟波を維持するために必要な最小の物理的サイズを判定するものです。この試験では、異なる直径の爆薬を連続的に爆轟させ、爆轟波の伝播が困難になるまで爆轟させます。
  • 大口径爆轟速度。爆轟速度は、装填密度（c）、装薬の直径、および粒径に依存します。爆発現象の予測に用いられる流体力学的爆轟理論では、大口径爆薬の直径、ひいては爆轟速度は考慮されていません。この手順では、密度と物理的構造は同じで直径が異なる一連の爆薬を発射し、得られた爆轟速度を外挿することで、大口径爆薬の爆轟速度を予測する必要があります。
  • 圧力と距離の関係。特定の大きさの炸薬を爆発させ、その圧力効果を標準距離で測定する。得られた値はTNT火薬の値と比較される。
  • 衝撃とスケール距離の関係。特定の大きさの炸薬を爆発させ、その衝撃（圧力-時間曲線の下の面積）を距離の関数として測定する。結果は表にまとめられ、TNT換算値で表される。
  • 相対気泡エネルギー（RBE）。5～50kgの爆薬を水中で爆発させ、圧電ゲージでピーク圧力、時定数、インパルス、エネルギーを測定します。
RBEはK × 3と定義される。
RBE = K s
ここで、K = 実験電荷 ( x ) または標準電荷 ( s )の泡膨張周期です。

ブリサンス

爆発物の強度に加え、破砕効果、すなわちブリサンス（フランス語で「破壊する」という意味）という第二の特性があります。ブリサンスは、破砕砲弾、爆弾の薬莢、手榴弾などの爆発の有効性を判断する上で重要です。爆発物が最高圧力（パワー）に達する速さが、ブリサンスの指標となります。ブリサンスの値は主にフランスとロシアで用いられています。

砂砕試験は、TNTと比較した相対的な爆発強度を測定するために一般的に用いられます。2つ以上の化合物の爆発特性を直接比較できる試験はありません。相対的な爆発強度を測定するには、複数の試験（砂砕試験、トラウズル試験など）のデータを検討することが重要です。比較のための真の値を得るには、現場実験が必要です。

密度

装填密度とは、単位体積あたりの爆薬の質量を指します。装填方法には、ペレット装填、鋳造装填、プレス装填などいくつかあり、爆薬の特性に応じて選択されます。採用される方法に応じて、装填された爆薬の平均密度は、爆薬の理論最大密度の80～99%の範囲内になります。装填密度が高いと、内部摩擦に対する耐性が高まり、爆発感度が低下します。しかし、個々の結晶が粉砕されるほど密度が高くなると、爆発感度が上昇する可能性があります。装填密度が高ければ、より多くの爆薬を使用できるため、弾頭の威力も高まります。爆発物を限界点（デッドプレスとも呼ばれます）[28] を超えて圧縮することが可能であり、限界点を超えると爆発物は確実に起爆できなくなります。[29]

ボラティリティ

揮発性とは、物質が気化する速さのことです。過度の揮発性は、弾丸内の圧力上昇や混合物の成分分離を引き起こすことがよくあります。揮発性は爆発物の化学組成に影響を与え、安定性が著しく低下する可能性があり、その結果、取り扱いの危険性が高まります。

吸湿性と耐水性

爆発物に水が混入することは、爆発物の感度、強度、および爆発速度を低下させるため、極めて望ましくありません。吸湿性は、物質の吸湿性を示す指標です。水分は、蒸発時に熱を吸収する不活性物質として作用するとともに、望ましくない化学反応を引き起こす溶媒として作用することで、爆発物に悪影響を及ぼします。爆発物の質量の連続性を低下させる不活性物質は、爆発物の感度、強度、および爆発速度を低下させます。爆発中に水分が蒸発すると冷却が起こり、反応温度が低下します。水分は爆発物の分解を促進するだけでなく、爆発物の金属容器の腐食も引き起こすため、安定性にも影響を与えます。

爆薬は、水の存在下での挙動がそれぞれ大きく異なります。ニトログリセリンを含むゼラチンダイナマイトはある程度の耐水性があります。一方、硝酸アンモニウムを主成分とする爆薬は、水への溶解度が高く吸湿性が高いため、耐水性がほとんどないか全くありません。

毒性

多くの爆発物はある程度の毒性を持っています。製造工程では、有機化合物や危険物質（発がん性物質など）が投入されることもあり、その危険性から特別な取り扱いが求められます。爆発物によっては、分解生成物、残留固体、ガスが毒性を持つ場合もありますが、二酸化炭素や水のように無害なものもあります。

有害な副産物の例は次のとおりです。

  • プライマーからの鉛、水銀、バリウムなどの重金属（大量射撃場で観察される）
  • TNTからの一酸化窒素
  • 過塩素酸塩を大量に使用した場合

「グリーン爆薬」は、環境と健康への影響を低減することを目指しています。その一例としては、鉛を含まない一次爆薬である銅(I)5-ニトロテトラゾレートが挙げられます。これはアジ化鉛の代替品です。[30]

爆発列車

爆発性物質は、装置またはシステムの爆発系列に組み込まれることがあります。例えば、花火の先端がブースターに点火し、主爆薬を爆発させるケースがあります。

爆発生成物の量

最も広く使用されている爆発物は、爆発的な化学反応とそれらの反応によって放出されるエネルギーによってガス状生成物に変換された凝縮液体または固体である。完全反応のガス状生成物は、通常、二酸化炭素、水蒸気、窒素である。[31]理想気体の法則によって計算された気体体積は、爆発の特徴である高圧下では大きすぎる傾向がある。[32]最終的な体積膨張は3桁、つまり爆発物1グラムあたり1リットルと推定される。酸素欠乏の爆発物は、煤や一酸化炭素、水素などのガスを生成し、大気中の酸素などの周囲の物質と反応する可能性がある。[31]より正確な体積推定値を得るための試みは、そのような副反応、水蒸気の凝縮、二酸化炭素などのガスの水溶解度の可能性を考慮する必要がある。[33]

酸素バランス（OB%またはΩ）

酸素バランスとは、爆発物の酸化度合いを示す表現です。爆発物分子に含まれる炭素がすべて二酸化炭素に、水素がすべて水に、金属がすべて金属酸化物に、かつ過剰分が全くないほど十分な酸素が含まれている場合、その分子の酸素バランスはゼロです。分子が必要量よりも多くの酸素を含んでいる場合、その分子の酸素バランスは正であり、必要量よりも少ない酸素を含んでいる場合、その分子の酸素バランスは負です。[34]爆発物の感度、強度、および爆発性はすべて酸素バランスにある程度依存しており、酸素バランスがゼロに近づくにつれて最大値に近づく傾向があります。

化学組成

化学爆発物は、ニトログリセリンなどの化学的に純粋な化合物、または黒色火薬や穀物の粉塵と空気などの燃料と酸化剤の混合物で構成されます。

純粋な化合物

一部の化合物は不安定で、衝撃を受けると反応し、爆発に至ることもあります。化合物の各分子は、エネルギーを放出しながら2つ以上の新しい分子（通常は気体）に分解します。

上記の組成は爆発物の大部分を網羅しているが、実際の爆発物には他の物質が少量含まれていることが多い。例えば、ダイナマイトは、高感度のニトログリセリンと、安定剤として機能するおがくず、粉末シリカ、あるいは最も一般的には珪藻土を混ぜ合わせたものである。爆発性化合物の粉末を結合させるためにプラスチックやポリマーが添加されることもある。取り扱いを安全にするためにワックスが配合されることもある。総エネルギーと爆発効果を高めるためにアルミニウム粉末が導入されることもある。爆発性化合物はしばしば「合金化」される。HMXまたはRDX粉末をTNTと混合（通常は溶融鋳造）して、オクトールまたはサイクロトールを生成することもある。

酸化燃料

酸化剤とは、化学反応において、爆発物の燃料成分が燃焼する際に、一つ以上の酸化元素の原子の一部を供給できる純物質（分子）です。最も単純なレベルでは、酸化剤自体が、気体酸素や液体酸素などの酸化元素である場合もあります。

入手可能性とコスト

爆発物の入手可能性とコストは、原材料の入手可能性と製造作業のコスト、複雑さ、安全性によって決まります。

アクティベーション

爆発を引き起こすための、より特殊な方法は数多く存在します。例えば、高強度レーザーや電気アークを用いて物質を急激に加熱し、プラズマ状態にする方法などが挙げられます。レーザー加熱やアーク加熱は、レーザー雷管、爆発式ブリッジワイヤ雷管、爆発式箔起爆装置に利用されており、従来の化学爆発性物質にレーザーまたは電気アーク加熱によって衝撃波を発生させ、爆発させます。レーザーや電気エネルギーは、現在、必要なエネルギーの大部分を生成するために実際に使用されているわけではなく、反応を開始するためにのみ使用されています。

規制

爆発物の所持または使用の合法性は、管轄によって異なります。世界中の様々な国で爆発物に関する法律が制定されており、爆発物またはその原料の製造、流通、保管、使用、または所持にはライセンスが必要です。

オランダ

オランダでは、爆発物の民生および商業的使用は、EU指令93/15/EEG [35] （オランダ語）に基づき、「民生用爆発物法（ Wet explosieven voor civiel gebruik ）」の対象となっている。爆発物の違法使用は、「武器弾薬法（Wet Wapens en Munitie ）」 [36] （オランダ語）の対象となっている。

イギリス

2014年10月1日に施行された 新しい爆発物規制2014（ER 2014）[37]では、「爆発物」を次のように定義しています。

  • 爆発性の物品または爆発性物質であって、
    • 輸送用に包装されている場合は、国連勧告に従ってクラス1に分類されるか、
    • 国連勧告に従って次のように分類される。
      • 過度に敏感であるか、または非常に反応性が高いため自発的に反応し、したがって輸送するには危険すぎること、および
      • クラス1に該当する場合、または
  • 鈍感化爆薬

しかし、爆発性物質が製造工程の一部として生産され、その後、爆発性物質ではない物質または製剤を生産するために再加工される場合は含まれません。」[37]

関連する爆発物を入手または保管したい人は、地元の警察の爆発物連絡担当官に連絡する必要があります。2014年爆発物規制の附則2に記載されているものを除き、すべての爆発物が関連する爆発物です。[原文のまま] [38]

アメリカ合衆国

第一次世界大戦中、米国内の軍需産業を規制し、安全保障を強化するために、数多くの法律が制定されました。1917年、第65回米国議会は、1917年スパイ法や1917年爆発物法など、多くの法律を制定しました。

1917年爆発物法（第1会期、第83章、40 法令 385）は、1917年10月6日に署名され、1917年11月16日に施行されました。その法的概要は、「戦時における爆発物の製造、流通、保管、使用および保有を禁止し、爆発物の安全な製造、流通、保管、使用および保有に関する規則を定め、その他の目的のための法律」です。これは、爆発物の購入許可に関する最初の連邦規制でした。この法律は第一次世界大戦終結後に廃止されました。[39]

アメリカ合衆国が第二次世界大戦に参戦した後、1917年爆発物取締法が再施行された。1947年、この法律はトルーマン大統領によって廃止された。[40]

1970年組織犯罪取締法（Pub . L.  91–452）は、爆発物に関する多くの規制を財務省アルコール・タバコ・火器取締局（ATF）に移管した。この法案は1971年に施行された。[41]

現在、規制は米国法典第 18 編および連邦規則集第 27 編によって規定されています。

  • 「爆発物の輸入、製造、流通及び保管」（18 USC第40章）[42]
  • 「爆発物の取引」（27 CFR Chapter II, Part 555）[43]

爆発物のリスト

化合物

アセチリド

雷撃する

ニトロ

ニトロソス

  • トリニトロソ： R-塩

硝酸塩

アミン

アジド

過酸化物

酸化物

未分類

混合物

元素と同位体

参照

注記

  1. ^ 優れた熱放出
  2. ^ 大量のガスが放出される

参考文献

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さらに読む

米国政府

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爆発物製造者協会

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  • アメリカの爆発物産業の歴史、爆発物製造者協会、37 ページ、1927 年。
  • 切り株の土地の伐採、爆薬製造者協会、92 ページ、1917 年。
  • 農業およびその他の目的での爆薬の使用、爆薬製造者協会、190 ページ、1917 年。
  • 溝を作る際の爆薬の使用、爆薬製造者協会、80 ページ、1917 年。

その他の歴史的

  • 農民の爆発物ハンドブック、デュポン、113 ページ、1920 年。
  • 爆発物に関する簡潔な説明、アーサー・マーシャル、119 ページ、1917 年。
  • 現代の爆薬に関する歴史論文、ジョージ・マクドナルド、216 ページ、1912 年。
  • 英国爆薬産業の勃興と発展、国際純正応用化学会議、450 ページ、1909 年。
  • 爆発物とその威力、M. ベルトロ著、592 ページ、1892 年。

アルファベット順にリストされています:

  • ブラスターエクスチェンジ – 爆発物業界ポータル
  • クラス1危険物表示板
  • 爆発物アカデミー
  • 爆発物と武器フォーラム
  • 爆発物情報
  • エネルギー材料ジャーナル
  • アメリカ科学者連盟の軍用爆発物
  • 爆発物中の窒素密度が高いのはなぜですか？（2013年5月26日Wayback Machineにアーカイブ）
  • 爆風をスローモーションで再現したYouTube動画