背景と原材料
ダイナマイトは、主に解体や採掘に使用される商業用爆薬です。 1866年にAlfred Bernhard Nobel（1833-1896）によって発明されましたが、正確には猛毒の爆発性液体であるニトログリセリンや、増感硝酸アンモニウムのような揮発性化合物の包装と説明されます。 ダイナマイトは、計量して梱包することができ、運搬も容易で、適切な起爆装置を用いれば安全に爆発させることができる。
History
Alfred Nobel、父 Immanuel、弟 Emil は 1862 年にストックホルム近くでニトログリセリンの実験を開始した。 1846年にイタリアの化学者アスカリオ・ソブレロが発見したニトログリセリンは、非常に不安定で取り扱いが難しく、爆発事故も少なくなかった。 1864年、工場でエミールらが死亡する事故もあった。 しかし、アルフレッドはこの危険な液体の研究を続け、湖の真ん中に船を浮かべ、工場で実験を行っていた。 1866年、彼はニトログリセリンにキーゼルグール（珪藻土）を混ぜると、火薬が安定し、揮発性が低くなることを発見した。 珪藻土は、珪藻という単細胞のプランクトンが化石化したもので、ニトログリセリンを「吸い上げる」吸着材である。 アルフレッドは、この製品をギリシャ語で「力」を意味する「dynamis」に由来する「ダイナマイト」と名付け、1867年にその特許を取得した。 ノーベルはその後も、無煙火薬のバリスタイトなど、さまざまな火薬や推進剤を開発した。 彼は 355 以上の特許を取得し、その膨大な財産は、「前年中に人類に最も大きな利益をもたらした者に贈られる」ノーベル賞の財政的な基盤となりました。 TNT（トリニトロトルエン）爆薬が軍需爆薬であるのに対して、ダイナマイトは商用爆薬とされる。
Process Design and Facilities
ダイナマイトの製造は高度に規制されており、偶発的な爆発を防ぐためにプロセスは厳密に管理されています。 使用される機器は、混合物が熱、圧縮力、または発火源にさらされるのを減らすために特別に設計されています。 例えば、製品ミキサーのベアリングは、爆発性混合物との接触を防ぐため、装置のフレームの外側に取り付けられています。 建物や貯蔵所（マガジンと呼ばれる）は、他の構造物から大きく離れた場所に建設され、特殊な加熱、換気、電気システムを備えています。 これらの建物は、耐弾性の屋根や壁、大規模なセキュリティシステムで「硬化」されています。 このほか、調合、等級分け、包装、在庫管理など、徹底した検査体制も重要です。 また、爆発物を扱う従業員には高度な訓練が施され、健康面でも特別な注意が必要です。 ニトログリセリンに触れると、頭痛がすることがよくあるが、毒性に対する免疫ができることもある。 興味深いことに、ニトログリセリンは狭心症などの治療薬としても使われている。 体内では血管拡張剤として働き、筋肉組織を弛緩させます。
The ManufacturingProcess
プロセスは、ニトログリセリン（爆発油）、「ドープ」物質、制酸剤などの複合液体から開始されます。 炸薬油の約25～30％を占めるエチレングリコールジニトラートは、ニトログリセリンの凝固点を下げるために使用される。 これにより、ダイナマイトは低温でも安全に使用できるようになった。 実は、液体と固体の両方が存在する半凍結状態のニトログリセリンは、凍結状態や液体だけの状態よりも敏感で不安定なのだ。
オイルの混合
- 1 爆発性オイルは慎重に機械式混合機に加えられ、そこで珪藻土（今はもう使われていない）、木材パルプ、おがくず、小麦粉、でんぷん、その他の炭素質物質や物質の組み合わせである「ドープ」に吸収される。
酸味の中和
- 2 炭酸カルシウムや酸化亜鉛などの約1％の制酸剤を加えて、ドープに存在する酸味を中和する。 この混合物を注意深く観察し、適切な成分量になったところで、さまざまな形状に包装する準備が整う。 この工程を経て、ドープが爆発力に寄与しない、いわゆる「ストレートダイナマイト」ができあがる。 例えば、40％ストレートダイナマイトはニトログリセリン40％、ドープ60％、35％ストレートダイナマイトはニトログリセリン35％、ドープ65％である。 また、ドープに硝酸ナトリウムを混ぜて酸化剤とし、さらに強度を増すこともある。
ダイナマイトの包装
- 3 ダイナマイトは、直径約1.25インチ、長さ約8インチ（20センチ）の丸型カートリッジに似た外観が一般的で、その外形は、直径約1.2インチ（1センチ）、長さ約8インチ（20センチ）。 このタイプは、パラフィンで封をした紙管にダイナマイトの混合物を押し込んで製造される。 パラフィンはダイナマイトを湿気から守ると同時に、可燃性の炭化水素であるため、爆発反応に寄与する。 ダイナマイトには、解体作業用の小さなカートリッジから、大規模な採掘作業に使われる直径10インチ（25cm）の大きな爆薬まで、さまざまな形態がある。 このような大きな爆薬は、長さが76cm、重さが23kgに制限されています。 ダイナマイトはニトログリセリン以外にも、袋入り粉末や水中用のゲル化したものなどがある
。 例えば、火薬油の大部分を硝酸アンモニウムに置き換えることで、ダイナマイトの爆発力を高めることができる。
品質管理
ダイナマイトの強度を正確に測定し、起爆試験を行うことにより、火薬の安全性を確保することができる。 ダイナマイトの相対強度は、ストレートダイナマイトとの比較と、爆薬オイルの重量パーセントで等級付けされます。 例えば、アンモニアダイナマイトはストレートダイナマイトと比較され、それに応じて等級付けされます。 アンモニアダイナマイト50％は、ストレートダイナマイト50％と爆発力が同じです。
ダイナマイトの製造とバッチテストの後、厳しい輸送と保管の規制のもとで現場に払い出される。
この例では、岩層が建設プロジェクトのための道を作るために爆破されなければならない。 発破手順の最初のステップは、チャート、計算、および発破師の経験など、さまざまな手段によって荷電のサイズを決定することです。 安全地帯を決定するために、影響を受ける地域と周囲の地形を綿密に調査します。 安全地帯から最低1000フィート（305 m）離れた場所に標識を設置し、発破の発生を警告します。 電気雷管が誤って発射されるのを防ぐため、無線送信機の電源は切られ、ロックされます。 その後、装薬は弾倉から引き出され、閉鎖された安全なトラックで発破場へ運ばれます。 起爆装置は別の車両で現場に運ばれます。
荷物は降ろされ、岩盤に開けられた発破孔に入れられます。 爆薬は空気圧、または木やプラスチックの棒で叩いて発破孔の中に滑り込ませます。 起爆者は、すべての爆薬が配置されるまで、起爆装置のリード線が短絡しているように細心の注意を払います。 これにより、配線が短絡し、偶発的な発火を防ぐことができます。
この間、メインスイッチのすぐ前にある配線の5フィート（1.5m）の隙間は、静電気が爆薬を作動させる可能性を排除するための「雷ギャップ」、別の安全対策として使用されている。 爆破の準備がすべて終わると、起爆信号の前に警告ホーンが1分間鳴り響く。 このとき、発射スイッチへの最終接続が行われる。 起爆1分前になると、短いホーンが何度も鳴り響く。 その後、ブラスターは主スイッチのロックを解除し、爆薬を爆発させる。 爆発後、発破装置の電気回路を再び安全な位置にロックし、誤射がないか、安全が保たれているかを点検します。
Byproducts/Waste
爆発物の製造と使用は、環境に対してある程度の有害廃棄物をもたらす。 ニトログリセリンは、酸、腐食剤、重金属で汚染されたオイルなど、いくつかの有毒な副生成物を生成します。 これらは、中和または安定化により適切に処理され、有害廃棄物埋立地に運ばれなければならない。 火薬類を使用すると、爆発による粉塵や微粒子が大量に発生し、場合によってはアスベストや鉛などの有害物質が大気中に放出される。 また、制御されていない、あるいは不適切に計算された爆発は、近くのタンクやパイプラインを破裂させ、その内容物を環境中に放出することもあります。
The Future
1950年代の開発以来、プラスチック爆薬と成形爆薬の進化した形が、ダイナマイトに取って代わりました。 これらの火薬は、安定性が向上し、より強力な起爆剤を必要とするため、現在では発破剤と呼ばれています。 最も一般的な発破剤はANFO（硝酸アンモニウムと重油）である。 ANFOはダイナマイトに比べて安価で入手しやすく、現場での調合も可能です。 しかし、比較的少量の爆薬を必要とするコンクリート解体作業員は、依然として発破剤としてダイナマイトを使用しています。
Where To Learn More
Books
Grady, Sean M. Devices of Controlled Destruction（ショーン M. 破壊制御装置）. Lucent Books, 1994.
Keller, J.J. OSHA Safety and Compliance Manual, 1992.
Lewis, Richard, Sr. Sax’s Dangerous Properties of Industrial Materials, 8th ed. All Rights Reserved.「工業材料の危険有害性」. Van Norstrad Rienhold, 1993.
Meyer, Rudolf. 爆発物. VCH Publishers, 1992.
Porter, Samuel J. Explosives and Blasting Agents, Fire Protection Handbook.日本経済新聞社、1992.9.26. 15 版, 1981.
Sickler, Robert A. Explosive Principles: 爆発物の原理：爆発物と爆発を理解するための必須ガイド。 パラディン・プレス、1992.
-Douglas E. Betts