Unterwassersprengung als unvollständiger Verbrennungsprozess. Welche bedenklichen Stoffe gelangen bei Sprengungen ins Meer?

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1 Unterwassersprengung als unvollständiger Verbrennungsprozess Welche bedenklichen Stoffe gelangen bei Sprengungen ins Meer?

2 I Wie stellt sich die Ausgangssituation dar? Es sind WK II Marinemunitionsteile unter Wasser vorhanden Vermutlich handelt es sich um Torpedogefechtsköpfe für die Baureihe G7 (?) Welche Füllmittel sind zu erwarten? Unterwasserdetonationen unklarer Genese sind beobachtet worden # Tab. 1: Sprengstoffgemische für Torpedoköpfe* 1. TNT Hexa Al 60 % 24 % 16 % 2. AN EDNA NaNO 3 05 % KNO 3 03 % RDX Al 32 % 10 % 10 % 40 % 3. RDX in TNT - Matrix # Fisheries Research Service, FRS Marine Laboratory; Aberdeen, UK und * * Hofmann, F. (1956): Kampfmittelbeseitigung in Schleswig Holstein. Explosivstoffe 4,

3 Tab. 2: Sprengstoffgemische für Torpedoköpfe* 1. S1/SchW18 2. S2/SchW36 3. S3/SchW39/a TNT 60 % TNT 67 % 45 % / 50 % Hexa 24 % NaNO 3 08 % 05 % / 10 % Al 16 % Al 25% 20 % / 35 % AN - AN - 30 % / 05 % Ältere Berichte weisen auf Detonationen und Deflagrationsvorgänge bei versenkter Munition hin. Verschiedene Erklärungsansätze für Umsetzung unbezünderter Gefechtsköpfe sind ohne Kenntnis der Ladungszusammensetzung wenig hilfreich. *Stettbacher, A. (1943):Über die Wirkung von Torpedos, Minen und Tiefenbomben unter Berücksichtigung der deutschen Marinesprengstoffe vom letzten und heutigen Weltkriege. - Protar 9,

4 II Umsetzungswege von Sprengstoffen Welche Möglichkeiten existieren, was wird freigesetzt? (Art der Umsetzung bestimmt wesentlich die Menge und Zusammensetzung der Reaktionsprodukte) Vernichtung ist möglich unter Ausnutzung des Energiegehaltes [High- und Low Order Detonation] der Sprengstoffe mit allen Begleiterscheinungen und Entsorgung der Rückstände. Vernichtung durch katalysierte Umsetzungsreaktionen unter Energiezufuhr.

5 Vernichtung durch Sprengung, Zerlegung oder Deflagration Zustandsbeschreibung von Sprengstoffen AB > Starke Detonation BC > Schwache " DE > Schwache Deflagration EF > Starke Deflagration 0 > Ausgangszustand Sprengstoff CJ > Chapman-Jouguet Punkt Rayleigh-Geraden Abb. 1: Hugoniot Kurve; Druck (p) gegen Schwadengeschwindigkeit (v)

6 AB > Starke Detonation High Order Detonation bewirkt bei intakter Ladung fast vollständige Umsetzung in gasförmige und feste Produkte. Nur Sprengstoffspuren bleiben zurück; analytische Kontrolle erforderlich. Nachteilig ist eine erhebliche Beeinträchtigung durch Stoßwelle und Gasblase (ca. 16 m Durchm. in 20 m Tiefe). Vollständige Detonation muß sichergestellt sein, da sonst nicht reagierte Ladungsteile verstreut werden. Tab. 3: Reaktionsprodukte, dichteabhängig * mol/mol ex Dichte Ex. 1,6 g/cm 3 Dichte Ex. 1,0 g/cm 3 CO 2 1,64 1,97 0,67 0,96 CO 0,23 0,47 1,71 2,40 C (s) 5,13 4,42 3,40 4,31 CH 4 0,003 0,03 0,016 0,06 H 2 O 1,5 2,5 1,47 2,36 H 2 0,0013 0,033 0,085 0,38 N 2 1,16 1,5 1,30 1,49 NH 3 0,0015 0,63 0,016 0,329 Abb. 2: Hugoniot Kurve; Starke Detonation * Roth, J. (1978): Products, Detonation. US Army Armament Research And Development Command.

7 BC > Schwache Detonation Low Order Detonation bewirkt eine teilweise Umsetzung und Zerlegung der Ladung. Schwache Ladungshüllen ermöglichen die Verteilung des nicht detonierten Ladungsanteils in die Umgebung. Je stärker der Verteilungsgrad desto rascher werden humantoxische Metabolite gebildet: Nitroaromaten, Amino Nitrotoluole und Benzoesäuren. Aufwändige Analytik notwendig, da wegen der Restmengen Sprengstoff dessen lokale Verteilung und Art der Kontaminationspfade langfristig überwacht werden muss. Sprengkräftiges Material kann von Dritten geborgen werden! Abb. 3 : Hugoniot Kurve; Schwache Detonation

8 DF > Deflagration Deflagrationsvorgänge unter Wasser bewirken eine teilweise Umsetzung und Zerlegung der Ladung. Ladungsteile können dabei über eine erhebliche Entfernung verteilt werden. Abkülung fördert eine rasche Kondensation von Deflagrationsprodukten und Umsetzung zu den Produkten (s. Tab. 3) ist nur bedingt erreichbar. Es besteht die Gefahr einer autokatalytischen Detonation. Der analytische Aufwand gleicht dem für die schwache Detonation erforderlichen. Abb. 4 : Hugoniot Kurve; Deflagration

9 III Zusammenfassung Bei exothermer ernergetischer Umsetzung von Explosivstoffen unter Wasser verbleiben methodenabhängig Restsubstanzen in der Umwelt. Die Menge der Restsubstanzen ist nur bedingt vorhersagbar. Bei Verwendung der vorgestellten Methoden werden Nitroaromaten, Aromatische Amine, Nitramine sowie deren Metabolite und Anorganik wie CO 2, NO X freigesetzt. Aufgrund der physikalisch chemischen Eigenschaften der Reaktionsprodukte ist umfassende Begleitanalytik zum Erfolgsnachweis notwendig. Auch mögliche Expositionspfade (Boden, Wasser, Luft) müssten mit überwacht werden. Die Menge möglicher Restsubstanzen bedingt Folgekosten für Sicherung, Transport und Entsorgung. Es ist grundsätzlich nur bezünderte Munition vorzugsweise "High Order" zu sprengen. Unbezünderte Arsenalware ist, wenn möglich, durch Ausspülen und ortsnahe Vernichtungsverfahren gründlicher zu vernichten als durch exotherme Methoden.

10 Glossar AN: Ammoniumnitrat. Chapman Jouguet Punkt: Punkt der stabilen Detonation die durch den Sprengstoff mit konstanter Intensität und Geschwindigkeit läuft; die Detonationsprodukte dehnen sich aus und leisten Arbeit. Deflagration: Intensive Form der Verbrennung. EDNA: Ethylendiamindinitrat. HEXA: Hexanitrodiphenylamin. High Order Detonation Starke Detonation. Hugoniot Kurve: Funktion die alle möglichen Zustände einer Substanz hinter einer Stoßwelle für mögliche Schwadengeschwindigkeiten darstellt. Low Order Detonation: Schwache Detonation. Rayleigh Gerade: Funktion deren Steigung proportional der Stoßwellengeschwindigkeit ist. RDX: Hexogen. SchW: Schießwolle, historischer Begriff der auf Verwendung gepresster Nitrocellulose gründet. TNT: Trinitrotoluol. Kontaktadresse: