Ekvivalent TNT

Ekvivalent TNT je metoda vyjádření energie uvolněné při explozích. Jedná se (přibližně) o množství trinitrotoluenu, 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]

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

Definice

${\displaystyle 1\ g\ TNT=4185\ J=1\ kcal}$

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

${\displaystyle W={\frac {\mu ME_{c}}{E_{cTNT}}}}$, 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
• E_c - spalné teplo vybuchující látky [kJ/kg]
• E_cTNT - spalné teplo TNT (cca 4437 až 4765 kJ/kg)

Příklady

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

• Guide for the Use of the International System of Units (SI) (anglicky)
• Nuclear Weapons FAQ Part 1.3 (anglicky)