(Fr.: explosion, déflagration; Du.: Explosion, Deflagration; Eng.: explosion, déflagration), of ontploffing, het in een korte tijdduur vrijkomen van energie, meestal gevolgd door een expansie van gassen.
Bij fysische explosies wordt het vrijkomen van energie geheel veroorzaakt door fysische processen. Deze vorm van explosie kan optreden doordat bijv. een houder waarin zich een stof onder druk bevindt, zwakker is geworden bijv. door corrosie, of doordat de druk in de houder te groot is geworden door o.a. temperatuurverhoging, al dan niet gepaard gaande met een overgang naar de gasfase. Een klassiek voorbeeld van een fysische explosie is de stoomketelexplosie, maar ook de kernexplosie kan men daartoe rekenen.
Bij chemische explosies vormen chemische reacties de oorzaak van de optredende verschijnselen (drukontwikkeling, uitzenden van licht, rookvorming enz.). Bij de chemische explosie in ruime zin wordt onderscheid gemaakt tussen de explosieve verbranding (deflagratie), de detonatie en de thermische explosie. De explosieve verbranding en de detonatie worden heterogene explosies genoemd, omdat zich bij deze typen een reactiezone door de stof voortplant, die bij de thermische explosie niet aanwezig is.
De voortplanting van de reactiezone bij een explosieve verbranding wordt veroorzaakt door warmteoverdracht vanuit de (hete) reactiezone naar de daaropvolgende, nog niet reagerende (koudere) laag van de stof, die hierdoor verwarmd wordt en daarna zelf tot reactie komt. De snelheid waarmee het reactiefront zich door de stof voortplant is subsoon; bij de detonatie daarentegen supersoon. De energieoverdracht naar de nog niet reagerende laag vindt bij detonatie plaats door middel van een schokgolf die de nog niet gereageerde stof comprimeert, waardoor deze zeer snel wordt opgewarmd en daarna zelf tot reactie komt. Door de bij deze reactie vrijkomende energie wordt de schokgolf in stand gehouden.
De snelheid waarmee het reactiefront zich bij de explosieve verbranding van vaste stoffen en vloeistoffen voortplant wordt lineaire brandsnelheid genoemd, een stofeigenschap die afhankelijk is van de druk en de temperatuur. Verhoging hiervan geeft in de regel een vergroting van de lineaire brandsnelheid. Bij gas- en ook bij stofexplosies wordt de snelheid waarmee zich het reactiefront voortplant vlamsnelheid genoemd; deze is de resultante van de lineaire brandsnelheid en de expansiesnelheid van de ontledingsprodukten. De vlamsnelheid is eveneens afhankelijk van de druk en de temperatuur. De snelheid waarmee een detonatie door een stof loopt wordt detonatiesnelheid genoemd; deze is nagenoeg niet afhankelijk van de druk en de temperatuur. In de nabijheid van detonerende vaste stoffen en vloeistoffen worden zeer hoge drukken bereikt.
Hierdoor kunnen hoeveelheden stof die in de buurt aanwezig zijn, tot detonatie worden gebracht (sympatische detonatie) en kunnen brokstukken van bijv. het gebouw waarin de detonatie plaats heeft, over honderden m worden weggeslingerd. Op grotere afstanden, tot op enkele km, kan de schokgolf nog schade veroorzaken aan gebouwen (voornamelijk breuk van ruiten). Deze schokgolf plant zich dan voort door de lucht (blast). Bij springstoffen wordt gebruik gemaakt van dit sterk vernielende effect van een detonatie.
Enkele voorbeelden waarbij gebruik gemaakt wordt van de explosieve verbranding zijn de benzinemotor, rookkaarsen (verspreiding van insekticiden in kassen), vuurwerk en kruit (in vuurwapens). Bij stoffen die explosief kunnen branden is de gevoeligheid in het algemeen groot; de energie van veel voorkomende ontstekingsbronnen zoals een brandende sigaret, een vonk, open vuur enz. is meestal groot genoeg om een explosieve verbranding te doen beginnen.
De gevoeligheid voor detonatie is meestal gering. Om de detonatie van een stof of een mengsel van stoffen in te leiden, zijn dikwijls krachtige schokgolven nodig. Er is echter een overgang van explosieve verbranding in detonatie mogelijk, die wordt bevorderd door opsluiting van de stof.
Bij heterogene explosies (explosieve verbranding en detonatie) dient onderscheid gemaakt te worden tussen enkelvoudige stoffen die heterogeen explosief zijn en mengsels waarvan de componenten afzonderlijk niet explosief zijn, doch als samenstel wél. In de regel gaat het hierbij om mengsels waarvan één component oxiderend werkt en de andere reducerend, zoals een mengsel van lucht met benzinedamp. Niet in elke willekeurige verhouding tussen deze componenten zal het mengsel explosief zijn; alleen tussen bepaalde concentratiegrenzen zal dit verschijnsel optreden. Het concentratiegebied tussen deze grenzen wordt explosiegebied genoemd voor de explosieve verbranding en detonatiegebied voor de detonatie; het detonatiegebied is in de regel kleiner dan het explosiegebied. De grenzen worden onder- en bovenexplosiegrens genoemd. Bevat het mengsel meer oxidant dan overeenkomt met de onderexplosiegrens, dan belet het afkoelende effect van de overmaat voortschrijding van het reactiefront.
Bij concentraties boven de bovenexplosiegrens is het de afkoelende werking van de overmaat reductant die propagatie belet. Bij dampexplosies heeft het vlamfront ongeveer de temperatuur waarbij de verzadigde dampspanning van de vloeistof de concentratie tot gevolg heeft die overeenkomt met de onderexplosiegrens.
Bij de thermische explosie is geen gedefinieerde reactiezone aanwezig. De exotherme ontledingsreacties hebben plaats over de gehele stofmassa of over een gedeelte ervan (plaatselijke thermische explosie). Indien de warmte die door de ontledingsreacties wordt geproduceerd niet kan worden afgevoerd, treedt zelfopwarming op. Afhankelijk van de fysische eigenschappen van de stof en die van het vat waarin de stof zich bevindt, kan de zelfopwarming homogeen (homogene temperatuurverdeling) of heterogeen (heterogene temperatuurverdeling) zijn. Het effect van een thermische explosie kan enerzijds gelijken op dat van een detonatie (homogene zelfopwarming van een vloeistof), anderzijds kan het slechts een plaatselijk hoge temperatuur zijn (heterogene zelfopwarming van een korrelvormige stof). Kan de stof explosief branden dan kan deze plaatselijke zelfopwarming als ontstekingsbron fungeren.
Alle tussenliggende effecten zijn mogelijk. Van thermische explosie wordt bijv. gebruik gemaakt bij dieselmotoren.
Explosieveiligheid.
De maatregelen die getroffen kunnen worden zijn afhankelijk van het type explosie dat op kan treden en de aggregatietoestand van de stof of het mengsel. In het algemeen komen deze maatregelen neer op het voorkomen van het ontstaan van explosieve mengsels of, indien dit niet mogelijk is, het beperken van de hoeveelheid explosieve stof, het elimineren van ontstekingsbronnen, het beperken van een eventuele explosie tot een gedeelte van de installatie, of het gecontroleerd laten ontsnappen van de gasvormige ontledingsprodukten.
Daar de meeste explosies veroorzaakt worden door menselijke onachtzaamheden, is een goede opleiding en motivatie van het personeel vereist. Het ontstaan van explosieve mengsels kan voorkomen worden door de explosieve stof te mengen met inerte stoffen (o.a. flegmatiseren). Bij mengsels van gas, damp, nevel of stof met lucht kan men de samenstelling zodanig kiezen dat buiten het explosiegebied wordt gewerkt, evt. door toevoeging van een inert gas aan het systeem. Bij een zuurstofconcentratie lager dan 8% zijn meestal geen explosieve mengsels meer mogelijk. Bij dampexplosies is het vlampunt belangrijk. Bij temperaturen beneden het vlampunt zijn geen explosies mogelijk door een tekort aan brandbare component.
Ontstekingsbronnen kunnen worden beperkt door bijv. een rookverbod, een vergunningstelsel voor reparaties aan installaties, en het gebruik van het juiste elektrische materiaal. Ook door elektrostatische oplading kunnen vonken ontstaan; vooral geïsoleerde geleiders zijn in dit opzicht gevaarlijk. Het aarden van alle delen van installaties is dus belangrijk. Waar een explosie kan worden ingeleid door zelfopwarming dienen hete oppervlakken zoveel mogelijk vermeden te worden. Of zelfopwarming al dan niet optreedt is afhankelijk van de eigenschappen van de stof en de situatie waarin de stof verkeert. Hoe groter het volume van een stof of stofmengsel des te lager is de temperatuur waarbij zelfopwarming optreedt.
Het effect van de explosie kan beperkt worden door de hoeveelheid stof, die tegelijk tot explosie kan komen, te beperken. In bijv. munitiecomplexen geschiedt dit door de magazijnen op een zodanige afstand van elkaar te plaatsen dat, wanneer de inhoud van een magazijn tot explosie komt, de inhoud van andere magazijnen niet gelijktijdig meegaat. Gas- en dampexplosies kunnen worden beperkt tot een gedeelte van de installatie door gebruik te maken van mechanische vlamdovers (bijv. grote koelende oppervlakken in verbindingspijpen) en chemische vlamdovers (blusmiddelen die in de installatie worden gebracht direct na het begin van een explosie). Bij stofexplosies kan gecompartimenteerd worden met bijv. een draaisluis die, na detectie van het begin van de explosie, gestopt wordt. De druk die in de installatie kan optreden door een explosie, kan beperkt worden met breekplaten, die op een zodanige plaats gesitueerd dienen te worden dat de uittredende vlammen een zo gering mogelijke schade veroorzaken.