Мнение химика: что произошло в Магнитогорске?

Борис Жуйков (фото И. Соловья)
Борис Жуйков

События со взрывом и обрушением дома в Магнитогорске 31 декабря взволновали всю страну. Здесь сыграли свою роль многие факторы: и большое число погибших (39 человек), и дата трагедии, и, как всегда, недостаток официальной информации, и неопределенность с версией о теракте, а также взрыв маршрутки 2 января, оставляющий много вопросов.

Не являясь специалистом по взрывному делу, позволю себе сделать простые количественные оценки, которые могут несколько прояснить ситуацию.

Взрыв бытового газа, к сожалению, — достаточно распространенное явление. Основным компонентом бытового газа является метан, который сгорает в воздухе по химической реакции CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (газ). Если смешать метан и кислород (оптимально — в стехиометрическом соотношении 1:2), а потом каким-то образом запалить — произойдет взрыв, подобно взрыву гремучей смеси. В воздухе содержится приблизительно 21% кислорода, так что наиболее эффективно для данной реакции, если в воздухе будет примерно 10% метана. Реально взрывоопасной считается концентрация от 5 до 15%. Объем кухни в доме из серии 1−239А по адресу Проспект Маркса, 164 в Магнитогорске — около 15 м3 [1]. Среднее совокупное значение мощности газовой плиты составляет 10 кВт, что соответствует расходу 1,2 м3 газа в час. При всех полностью открытых конфорках 10% метана окажется в кухне примерно через час-полтора, а во всей квартире — часов через 6−10, если нет хорошей вентиляции. При наличии вентиляции или не полностью открытых конфорках времени должно пройти больше. Была ли эффективная вентиляция в квартире или в кухне — не известно. Встроенная вентиляция часто нормально не работает, а на улице —холод, все окна плотно закрыты. Чтобы запалить смесь, иногда достаточно щелкнуть выключателем, или холодильник может автоматически включиться. Так или иначе, кажется весьма вероятным, что газ оставили включенным вечером, и взрыв произошел через несколько часов в 6 утра 31 декабря.

Разбор завалов 2 января 2019 года после взрыва жилого дома в Магнитогорске. Любительская съемка. «Википедия»
Разбор завалов 2 января 2019 года после взрыва жилого дома в Магнитогорске. Любительская съемка. «Википедия»

Как легко рассчитать из термодинамических данных, тепловой эффект (энтальпия) указанной реакции составляет около 800 кДж/моль. Если даже газом на 10% будет заполнена только кухня, энергия, выделившаяся при взрыве, составит около 54 МДж. Это соответствует примерно 12 кг тротила (4,5 МДж/кг) — чемодан взрывчатки. А если газ будет во всей квартире — это как несколько чемоданов тротила. Больше чем достаточно, чтобы произвести такие разрушения. Эти расчеты, конечно, очень приблизительные, так как не учитывается характер смешивания (в результате конвекции и диффузии газов), а также интенсивность вентиляции в помещении. Тротиловый эквивалент здесь условный — разрушения при объемном взрыве иные, чем при «точечном», когда реакция проходит намного быстрее.

Наиболее эффективен взрыв в замкнутом пространстве, а высказывавшаяся версия о взрыве под аркой маловероятна. В то же время именно разрушение самой арки привело к обрушению всей секции и серьезной катастрофе. Также можно отметить, что проект серии 1−239А этого 10-этажного дома изначально разрабатывался для пятиэтажек [2].

Что из всего этого следует? Был ли это несчастный случай или теракт? Конечно, точно на этот вопрос можно будет ответить после проведения расследования, в том числе опроса свидетелей и анализа разрушений. Уже объявлено, что на обломках рухнувшей части магнитогорской многоэтажки не найдено следов взрывчатых веществ или их компонентов, а они ­всегда остаются, если была применена взрывчатка.

Исходя из этих данных, всё действительно можно объяснить взрывом бытового газа, что, в принципе, не исключает злонамеренности. Но тогда примененный способ теракта довольно ненадежный: трудно рассчитать вентиляцию и, соответственно, обеспечить диапазон взрывоопасной концентрации. Кроме того, соседи могли почувствовать запах газа и поднять тревогу. Да и пока никакие террористы не делали заявлений — в чем тогда смысл теракта? Контраргументы против этого очень слабые: мол, теракт совершил одиночка, которого потом убили. Но, так или иначе, многие убеждены в теракте: страна запугана и легко верит в злонамеренные действия — кругом ведь «враги».

Теперь другой вопрос — можно ли было это предотвратить? Говорят, что бывают аварии, которые предотвратить практически невозможно — мол, напился кто-то, открыл конфорку на полную мощность и не зажег. Но это не так. Есть устройства, в которых газ прекращает идти, когда нет огня. Можно поставить клапан, который автоматически перекрывает газ, если его концентрация в помещении повышена. Есть очень чувствительные газосигнализаторы [3], в том числе дешевые бытовые, со звуковой сигнализацией и с возможностью передачи сигнала по сети или по радиоканалу, порог срабатывания 0,5% от содержания метана в воздухе [4]. Такие устройства можно установить в каждой кухне и в смежных помещениях. Можно организовать центральную сеть, где сигнал с датчика немедленно поступает на пульт оператора, который может моментально позвонить потребителю или вызвать аварийную машину. А если датчик не работает — тоже сразу поступает сигнал. До того как будет достигнут НКПР (нижний концентрационный предел самовоспламенения горючих газов, 5% для природного газа), пройдет достаточно большое время и аварийные службы успеют среагировать. Вероятно, сигнальную норму НКПР следует менять в зависимости от возможности проведения аварийных мероприятий.

Контроль, основанный только на применении одорантов, позволяющих чувствовать запах газа (обычно это этилмеркаптан C2H5SH), очевидно ненадежен.

Взрыв в жилом доме в Магнитогорске произошёл 31 декабря 2018 года. В результате обрушился 10-этажный подъезд, погибли 39 человек. Фото с сайта kremlin.ru
Взрыв в жилом доме в Магнитогорске произошёл 31 декабря 2018 года. В результате обрушился 10-этажный подъезд, погибли 39 человек. Фото с сайта kremlin.ru

Понятно, что у самих потребителей газа на серьезное переоборудование денег может не быть. Но это дело государства, потому что оно реально касается безопасности окружающих людей. Именно государство несет ответственность за безопасность граждан и должно ее финансировать. В процессе приватизации собственности государством населению были переданы газовые системы и строительные конструкции, не вполне отвечающие требованиям безопасности, так что именно государство должно привести их в норму за свой счет. А эксплуатацию, содержание — да, конечно, должны оплачивать потребители, а государство должно контролировать безопасность.

Конечно, скажут, что и у государства на это нет денег, что есть много технических и юридических проблем. Но что-то иные проблемы у нас могут довольно быстро решаться. А деньги? Деньги уходят на другую «государственную безопасность». Но это уже не технический, а политический вопрос.

Ситуация со взрывом маршрутки 2 января менее определенная, и здесь возможны разные варианты. Я не так давно был в Грузии, там эксплуатация автомобилей на газе по понятным причинам гораздо более распространена, чем в России. Однако местные жители предпочитают для этого устанавливать на автомобилях итальянские системы. Наша аппаратура считается менее надежной, хотя она и дешевле. Однако еще надо отметить, что при низкой температуре газовые уплотнения работают хуже, поэтому может возникнуть течь. В то же время вентиляция в автомобиле гораздо лучше, чем в квартире, а в салон значительное количество газа вообще не должно поступать. Так что сильный взрыв без внешнего воздействия крайне маловероятен. А было ли внешнее воздействие? В городе был объявлен режим чрезвычайной ситуации, а наши силовые структуры, к сожалению, в таких случаях часто не стесняются применять силу с летальным исходом (Беслан, Дубровка). Были ли погибшие в маршрутке 3 человека террористами или случайными людьми — это теперь установить будет сложно. И здесь ситуация вряд ли когда-нибудь прояснится.

Борис Жуйков,
докт. хим. наук, зав. лаб. Института ядерных исследований РАН

  1. dom.mingkh.ru/chelyabinskaya-oblast/magnitogorsk/646 212
  2. russianrealty.ru/useful/serii_domov/43 739/
  3. gazoanalizators.ru/gazoanalizatory-metana.html
  4. gazanalizator.ru/gazoanalizatory/signalizator-sgg-10b

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
11 Цепочка комментария
5 Ответы по цепочке
6 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
12 Авторы комментариев
Павел СимоновpioneerМаксимИгорь ПетровичВасилий Кожевников Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
Валерий Пахомов
Валерий Пахомов

Отличный анализ Бориса Жуйкова! Рекомендую прочесть.

Nataliya Demina
Nataliya Demina

Борис Жуйков см

Александр Штерн
Александр Штерн

Толковый и взвешенный текст.

Daily Russian Science
Daily Russian Science

Мне кажется, скорее не «вокруг враги», а цепочка совпадений убеждает людей в версии злонамеренного действия.

Roman Sidorov
Roman Sidorov

подобное уже бывало. В Архангельске, например

pioneer
pioneer

расчет энтальпии в данном случае ничего не дает, достаточно посмотреть как произошел взрыв газа в париже — вылетели в основном стекла в окнах, при том что дом там был старый кирпичный, по идее автора он должен был превратиться в кучку кирпичей, но нет. и газовщикам в общем давно известно как происходят «хлопки» газа-совсем не так как в магнитогорске

Александр
Александр

Первое, что пришло в голову — именно это сравнение. Кстати — окна в соседних подъездах (за исключением трёх нижних этажей с правой стороны) — целы. Пожара не случилось. Взрыв, скорее всего, был бризантный. Кстати, допущение 10% метана в воздухе — слишком сильное: столько сопутствующего меркаптана (0.01% от 10% -1 промилле) вывернет всех в округе наизнанку, потому как через вентиляцию в панельных домах разносится всё очень лихо (сам в похожем доме живу).

Александр
Александр

0.01 промилле = 10 ppm, ясно!

Andrey Khoroshutin
Andrey Khoroshutin

Довольно интересно за вполне здравым расчётом прочитать в тексте суждение «…многие убеждены в теракте: страна запугана и легко верит в злонамеренные действия — кругом ведь «враги». Так получилось, что большая часть аудитории газеты пожила сначала при советской пропаганде, потом при российской (где всё поменялось наоборот). Кое-кто даже и при западной (кому удалось поработать долгое время за рубежом). По-видимому, редакторы «Троицкого варианта» думают, что у них — средний читатель, для которого вполне можно вполне, согласно принципам, рассчитанным на общую аудиторию, незаметно что-то втюхнуть. Если это так — зря. И, кстати, если говорить о приватизации. Когда людям (по менталитету ещё советским) наши новые демократические власти раздавали квартиры, считая это благом и завоеванием демократии, никто не подумал объяснить, что… Подробнее »

Павел Симонов
Павел Симонов

В замкнутом пространстве горение газовоздушных смесей переходит в детонацию со скоростью реакции в тысячи метров в секунду и высоким давлением. Так происходит в горных выработках угольных шахт или подвалах, без окон и дверей, при этом разрушения значительны. В жилых домах при вспышке (горении) газа разрушаются остекление и двери, давление быстро спадает и сильных разрушений, как правило, не наблюдается.
Разрушение дома в Магнитогорске, по-видимому, произошло в результате халатности жильцов и коммунальных служб. Не следили должным образом за газовым оборудованием и изменяли конструкцию дома: устанавливали большей прочности окна, стеклопакеты, бронированные двери и др. Возможно проводилась перепланировка квартир: ослабление стен различными (не предусмотренными проектом) проемами и отверстиями, в результате — снижение прочности несущих стен и концентрация напряжений в этих местах. Вот при нагрузке подъезд и не устоял.

pioneer
pioneer

в части описания газовоздушных смесей всё так, насчет перепланировок сильно врядли: стекло не бетон, при взрыве смеси стекла первые кандидаты на вылет

Павел Симонов
Павел Симонов

А вот в «Юном Технике», 2018, № 5, С. 2−9, утверждают, что специалисты МИСиС разработали стекло, прочнее стали. Может уже сейчас кто-то применяет подобные сверхпрочные стекла. Кроме того, большинство жильцов балконы утепляют, остекляют и т. д., что вряд ли было предусмотрено в проектах.

Василий Кожевников
Василий Кожевников

После слов
==============
Контроль, основанный только на применении одорантов, позволяющих чувствовать запах газа (обычно это этилмеркаптан C2H5SH), очевидно ненадежен.
==============
можно не читать. Если в газ не добавляют этантиол в должной концентрации — это проблема, кроме того проблема в том, что дома построены как попало. Они могут рухнуть от чего угодно.

Игорь Петрович
Игорь Петрович

ФСБ постаралась. Запах тротилового «сахара» явственно чувствуется. На воре шапка горит — не зря вот профессора начали срочно строчить и доказывать, что это газ был. Думаем, анализируем

Максим
Максим

Как перед революцией: любую беду использовать для антигосударственной пропаганды. Те-же люди- те-же методы.

pioneer
pioneer

антиворовской вы хотели написать? или вы в доле?

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (5 оценок, среднее: 3,00 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: