The decomposition of ammonium nitrate under fire conditions – a review of ammonium nitrate thermolysis

Siden oppdagelsen av ammoniumnitrat (AN) på slutten av 1600-tallet har effekten av dets oppvarming vært av vitenskapelig interesse. Da AN etter hvert ble et viktig kommersielt og industrielt kjemikalie som bestanddel i gjødsel- og eksplosivformuleringer, men også som utgangsstoff i produksjon av dinitrogenoksid, økte denne interessen betraktelig med hensyn til sikkerhet ved håndtering, oppbevaring og transport. Dette har vært en konsekvens av ANs underliggende eksplosjonsrisiko under brann og høye temperaturer, som har blitt eksemplifisert av noen av historiens største industriulykker. Det finnes derfor en stor mengde litteratur om ANs termolyse og egenskaper under brann. Denne litteraturstudien er en sammenfatning av resultater fra denne forskningen. Under høye temperaturer påvirkes morfologien, dekomponeringsmønstrene og sjokkfølsomheten av AN. Selv etter et århundre med forskning på området har man likevel ikke vært i stand til å påvise eksplosjon i ren AN ved oppvarmning alene. Her spiller andre faktorer en viktig rolle og da spesielt inneslutning. Ved forhøyet trykk fremmes gass- og fastfaseinteraksjoner under ANs termolyse og eksoterme reaksjoner fremmes. Dette er en viktig egenskap å være oppmerksom på ved brann der store mengder AN er tilstede, da bulkmengder i visse tilfeller kan inneslutte seg selv under oppvarming. Kontamineringer og brennbart materiale er også velkjente faktorer som øker eksplosjonsrisikoen i AN. Etter hvert som mer realistiske og komplekse termiske analyser og simuleringsmetoder har blitt introdusert til fagområdet, har man fått en bedre forståelse for mekanismene bak termolysen av kontaminert AN. For de fleste typer av kontamineringer ses det at de mest skadelige utfall som termiske kjedereaksjoner og eksplosjoner, er avhengig av en viss mengde oppvarming og/eller inneslutning. På grunn av den anselige endoterme karakteren til AN dissosiasjon er det likevel en relativt stabil forbindelse, selv under oppvarming. Dette betyr at hensiktsmessige forhold er nødvendige for å oppnå deflagrasjon-til-detonasjonsoverganger. Da de eksakte determinantene og mekanismene for denne overgangen ennå ikke er etablert, er derfor temperaturpåvirkning fortsatt den mest selvinnlysende, generiske og primære eksplosjonsårsak i enhver brannrelatert AN-eksplosjon.