日军遗弃化学武器的快速固封技术研究

段金曦,吴克刚,李必红

(国防科技大学指挥军官基础教育学院, 湖南长沙 410072)

日军遗弃化学武器的快速固封技术研究

段金曦,吴克刚,李必红

(国防科技大学指挥军官基础教育学院, 湖南长沙 410072)

根据日军侵华战争遗弃化学武器发现现场快速处置的要求,经过充分的理论论证和多次试验研究,提出了一种高效实用、安全可靠的快速固封处置技术,具有较强的创新性和良好的推广应用价值。

化学弹;快速处置;固封;试验研究

0 引 言

二战结束时,日本为掩盖其罪行,在我国境内将大量化学武器以非储藏模式掩埋于地下或抛弃于河流中,对我国人民的生命财产和生态环境造成了严重损害。据调查统计,自二战结束到目前为止,有2000多名中国人受到侵华日军遗弃化学武器的直接伤害。日军遗弃化学武器由于长期处于土壤、水体中,受到腐蚀、锈蚀等作用,极易因为弹体破裂等原因发生泄漏事故,没有快速有效的固封技术,对发现现场周边群众及处置公安人员仍将是巨大的威胁,对于集中移交处理前的储存运输工作也是个长期的隐患。在构建和谐社会的背景下,开展侵华日军遗弃化学武器快速固封技术研究,既具有重要社会价值,也具有重大政治意义。

1 快速固封技术基本原理

以工作单位多次成功处置战争遗留 (弃)物的经验为基础,通过多方案对比及理论分析论证,以提高处置速度、提高固封密闭性能、减轻处置重量、便捷储运为原则,确定固封技术工艺及固封材料。基本原理主要包括封、固、防 3个方面。

(1)封。强调安全有效的对弹体进行封闭处理,采用二次密封技术,防止泄漏。首次密封采用软质密闭材料 (如锡箔、石棉、防化服材料等)对已产生泄漏的化学弹进行多层套装包裹快速封闭,保证后续工作的正常进行;二次密封利用聚氯乙烯材料可塑性好、耐久稳定性好、力学性能好、不与化学武器泄漏物产生化学反应等特点,制成厚壁高强密封管直接形成长期安全可靠的固封外壳,缩短处置时间。

(2)固。对弹体及引信部位进行固定处理,包括现场临时固定和中长期储运固定两方面。现场临时固定主要是为方便二次密封,为此,可设计一套可伸缩式夹具初步固定弹体,利用聚氨脂发泡剂具有固化速度快、发泡率高、减震效果好的特点,填充泄漏弹与密封管空隙,同时兼具固定、密封与减震作用;中长期储运固定则依据各类弹体的外形尺寸,预先制作一系列规格处置箱,箱内设置活动 U形卡槽便于放置密封管,以聚氨脂发泡剂填充处置箱,固封密封管强化保护弹体。

(3)防。包括防泄漏与防震动两方面。为预防固封装置在特定条件下 (如超荷载外力作用等)产生微裂缝而发生不易察觉的细微泄漏造成人员伤害及环境污染,在固封的箱体内放置一定量的活性炭,利用活性炭的强大吸附作用,最大限度的降低或防止细微泄漏物外逸,确保临时储存及运输安全。此外,为保证固封弹体的储运安全,还可采取箱底部加垫泡沫、木屑减震材料等措施。

2 器材设计及固封材料

基于日军遗弃化学武器特性及发现现场快速处置技术要求,以“确保人员安全、处置操作简便、储运耐久可靠”为固封技术设计原则,进行固封器材设计与加工,主要包括处置器材箱、密封管、伸缩式固定支架、箱底 U形卡槽等。如图1、图2所示。

图1 快速固封器材的设计

图2 快速固封器材实物

根据快速固封技术基本原理,相应材料包括封闭材料、固定材料、防漏防震材料等 3个方面。

(1)封闭材料主要包括临时封闭与永久封闭材料两种。临时封闭材料可选用密闭性能好的软质无机非金属材料 (石棉)或金属材料 (锡箔),便于对弹体进行多层重复搭接包裹密闭处理。也可根据化学武器发现现场常为工程施工现场等特点,利用工程施工中常用材料,如腻子灰掺配乳胶拌制速凝材料等对弹体进行临时封闭包裹。永久封闭材料可采用优质聚氯乙烯材料注塑定型加工制成厚壁高强密封管,直接形成安全可靠的永久性封闭外壳,同时可大幅度提高处置速度,缩短处置时间,降低处置风险。

(2)固定材料分为内部固定材料与外部固定材料两种。内部固定材料采用金属材料或优质聚氯乙烯材料制成伸缩式固定支架,便于临时固定弹体装管密封。外部固定材料一方面采用木质材料或优质聚氯乙烯材料制成U形卡槽固定密封管;另一方面可用聚氨脂发泡剂填充处置器材箱,固定密封管强化保护弹体兼具减震作用。

(3)防漏防震材料主要包括强吸附材料与减震材料两种。强吸附材料主要为多孔活性炭,利用活性炭的强吸附性能,预防特殊情况下封闭管等失效而发生泄漏,最大限度地降低化学武器泄漏风险。减震材料一方面利用聚氨脂发泡剂填充处置器材箱减震;另一方面可采取在U形卡槽底部铺垫刨花木屑或者增设弹簧等措施。

此外,处置器材外箱材料可考虑采用木质材料或者不锈钢材料加工制作。

3 固封性能测试及分析

日军遗弃化学武器快速固封器材加工成型后,分别进行了各类固封材料及整体器材的多项技术性能测试。

(1)聚氯乙烯密封管性能测试。密封管采用为湖南省长沙市路路通公司生产的 PVC给水管,在该公司 PVC管材试验室所进行的管材强度及密闭性试验表明:常温下,管材可承受内外压 3.0 MPa;70℃条件下,管材可承受内外压 1.0 MPa;管材及管件接口连接方式采用胶水粘接时,在≤2.0 MPa下不透水;完全满足密封性能要求。

(2)聚氨脂发泡剂固封性能测试。在国防科技大学指挥军官基础教育学院建筑材料实验室进行了聚氨脂发泡剂固封性能测试,试验表明:聚氨酯硬泡沫具有良好的隔热保温性和防水性,粘结性能好、力学强度较高,耐腐蚀、防霉变、耐老化、发泡倍率大、操作简便速度快,达到最大固化强度完全硬化时间2～3 min,满足了处置的快速性、便捷性,以及处置后器材的轻便性。

(3)器材处置技术性能测试。按照日军遗弃化学武器快速固封处置操作流程,依次对模拟弹体进行初步包裹、伸缩式支架固定、支架推送入管、聚氨酯硬泡沫填充密闭管、密闭管密闭、密闭管入 U形卡槽、聚氨酯硬泡沫填充处置箱、活性炭填充处置箱完成处置流程,共计耗时约 5～8 min,完全达到高效实用、安全可靠的快速固封处置要求。

4 结 论

通过对日军侵华战争遗弃化学武器发现现场快速处置技术研究,在充分理论论证和多次试验研究的基础上,提出了一种以聚氯乙烯材料为密封管、以聚氨脂发泡剂为填充固封剂的快速固封处置技术,研制了一种具有伸缩式固定支架和箱底 U形卡槽的组合式便捷处置器材。利用这种技术和器材,能够快速有效地解决日军侵华战争遗弃化学武器发现现场快速处置难题,提高处置水平,降低处置风险,为公安系统等机关单位处置战争遗留特种爆炸物及医疗放射物等提供技术支持,对构建和谐社会、维护社会治安、维护经济发展具有重要的现实意义。

[1] 傅建秋,等.我国残存废旧炮弹与化学弹的处理[J].工程爆破,2007,06(2):74-77.

[2] 周明安.爆破器材与起爆技术[M].长沙:国防科技大学出版社,2006.

[3] 吴克刚.爆炸测试原理与技术[M].长沙:国防科技大学出版社,2007.

[4] 叶序双.爆炸作用基础 [M].长沙:国防科技大学出版社,2006.

2011-06-26)

段金曦 (1974-),男,湖南武冈人,硕士,讲师,主要从事防护工程技术的教学、研究工作。