Уничтожение химического оружия

Уничтоже́ние хими́ческого ору́жия — процесс переработки химического оружия с целью превращения его в вещества, не являющимися опасными в использовании.

Основными применяемыми методами уничтожения химического оружия являются сжигание и нейтрализация, которые могут сочетаться с другими методами для полной переработки.

Методы переработки

Сжигание

Принципиальная схема переработки состоит с четырёх этапов:

1. высвобождение и сжигание жидких химических агентов;
2. отделение остаточного количества взрывчатки и нагрев в печи для уничтожения её следов;
3. дезактивация металлических частей химических снарядов;
4. сжигание и очистка отходов.

Первоначально химические снаряды нагревают при температуре 540 °C для выделения из них абсолютного большинства химического жидкого агента и взрывчатки. Взрывчатку отправляют на переработку, выделенные со снарядов жидкие вещества сжигают при 1480 °C, а продукты горения направляют на очистку. Остаточные количества веществ, в том числе желеобразные, выделяют из снарядов ещё в течение 40 минут, а затем также подают в камеру сжигания, где те разлагаются при температуре 1090 °C и затем подаются на стадию очистки выбросов. Дезактивацию снарядов осуществляют в камере, где их нагревают до 1600 °C в течение не менее 10 минут.

Результатом очистки газов является определённое количество солевого раствора, а также выбросы в атмосферу с составом: 43—48 % азота, 39—45 % воды, 5—7 % кислорода, почти 6 % углекислого газа и меньше 0,01 % других веществ.

Нейтрализация

Большинство боевых ядовитых веществ являются неустойчивыми к гидролизу, особенно щёлочному. Так, распространённый яд нервно-паралитического действия зарин является стойким при нейтральном pH, однако быстро разлагается при его обработке водным раствором гидроксида натрия — полугидролиз при pH 7 и температуре 300 °C продолжается 146 часов, тогда как в слабощёлочной среде pH 9 лишь 0,4 часа:

<math>\mathsf{CH_3P(O)(OC_3H_7)F + 2NaOH \rightarrow CH_3P(O)(OC_3H_7)ONa + NaF}</math>

Отмечено, что незначительные количества орто-йодбезнолов могут ускорять процесс разложения. Сложностью в этом методе является возможность протекания обратной реакции. Для предотвращения этому осуществляют контроль pH и незначительное понижение температуры.

Во многих случаях скорость протекания нейтрализации оказывалась значительно меньшей, чем ожидалось. В придачу к этому в ходе реакции может создаваться определённое количество примесей и побочных продуктов, затрудняющих мониторинг полноты нейтрализации. По сравнению с методом сжигания в результате нейтрализации образуется большее количество солевых отходов, а сам процесс является более дорогим.

Существенной модификацией метода нейтрализации стало дополнение ей стадией биопереработки отходов (применение так называемого активного ила). Использование разнообразных бактерий позволяет полнее перерабатывать опасные продукты. Например, после потребления бактериями тиодигликолей, образующихся при гидролизе иприта, в атмосферу поступает только углекислый газ. Аналогично можно осуществлять и переработку веществ вроде VX: при использовании для очистки сточных вод бактерий Methylobacterium radiotolerans, Agrobacterium tumefaciens, Klebsiella oxytoca, иммобилизированных на полиуретане, удаётся достичь разложения фосфорорганических ядов на 99 % за 8 суток.

Другие методы

Суперкритическое водное окисление

Суперкритическое водное окисление состоит в разложении токсических веществ при условий выше критической точки воды — при 314 °C и 218 атм. При этих условиях в ней растворяются все органические соединения и газы, где испытывают окисление воздухом. Этот методе имеет существенное преимущество над методом сжигания, поскольку осуществляется при низших температурах, а все продукты реакции находятся в растворе, поэтому могут быть исследованы, разделены и направлены на дальнейшую переработку (например, на нейтрализацию). Техническим недостатком такого способа является значительная коррозионная агрессивность среды, которая требует тщательного проектирования заводских мощностей.

Плазменный пиролиз

Перспективным методом является плазменные пиролиз, в котором при пропускании вещества сквозь плазму, имеющую температуру от 1000 до 20 000 °C, все вещества распадаются на атомы.

Метод имеет существенное ограничение — может осуществляться переработка только жидких веществ, то есть он не пригоден для дезактивации снарядов.

Окисление солями серебра

Соединения <math>Ag^{+2}</math>, которые являются сильными окислителями, могут использоваться для разложения химического оружия. Типичным является окисление, проводимое при температуре 90 °C в азотной кислоте концентрацией 8 моль/л:

зарин: <math>\mathsf{C_4H_{10}PFO_2 + 10H_2O + 26Ag^{2+} \rightarrow H_3PO_4 + HF + 26H^{+} + 26Ag^{+}}</math>

иприт: <math>\mathsf{C_4H_8SCl_2 + 12H_2O + 28Ag^{2+} \rightarrow 4CO_2 + H_2SO_4 + 2Cl^{-} + 30H^{-} + 28Ag^{+}}</math>

VX: <math>\mathsf{C_{11}H_{26}SNPO_2+ 31H_2O + 82Ag^{2+} \rightarrow 11CO_2 + H_3PO_4 + H_2SO_4 + HNO_3 + 82H^{+} + 82Ag^{+}}</math>

Благодаря сильным окислительным способностям соединения <math>Ag^{+2}</math> могут раскладывать большое количество веществ при достаточно мягких условиях (это важное условие во избежание образования хлорированных диоксинов). Недостатками метода является необходимость введения дополнительного количества соли при окислении хлоропроизводных — из-за выпадения в осадок хлорида серебра, а также необходимости создания особых химических реакторов, не подверженных влиянию окислителей.

Газофазное химическое восстановление

Компанией «ECO LOGIC» (Роквуд, Онтарио) был предложен метод газофазного восстановления при помощи струи водорода при высоких температурах (до 850 °C) и нормального давления. Результатом такой обработки являются менее токсические вещества, например, хлороводород, метан и другие лёгкие углеводороды. Вместе с тем в ходе восстановления могут создаваться нежелательные продукты: сажа, ароматические и полициклические углеводороды. Для органических соединений, имеющих значительное содержание гетероатомов, продуктами разложения будет большое количество неорганических соединений.

Криофракционирование

Суть криофракционирования, предложенного «General Atomics», состоит в охлаждении жидким азотом снаряжённых химических снарядов к сверхнизким температурам (до -196 °C) с последующим размельчением под прессом. Как металлическая оболочка, так и химический агент при таких температурах становятся неустойчивыми и легко разрушаются. После механической обработки все компоненты направляются для сжигания, в результате чего остаются только металлические части, пригодные для переработки или утилизации.

Значительным преимуществом такого метода является отсутствие необходимости предварительной разборки снарядов, что повышает безопасность процесса, а также возможность переработки взрывоопасных боеприпасов.

Литература

• Haralampiev, Mihail S. [www.e-acadjournal.org/fr/article_01454.pdf A Short Review Of The Technologies For Destruction of Chemical Weapons] (англ.). — Eastern Academic Journal, 2015. — No. 2. — P. 46—52. — ISSN [www.sigla.ru/table.jsp?f=8&t=3&v0=2367–7384&f=1003&t=1&v1=&f=4&t=2&v2=&f=21&t=3&v3=&f=1016&t=3&v4=&f=1016&t=3&v5=&bf=4&b=&d=0&ys=&ye=&lng=&ft=&mt=&dt=&vol=&pt=&iss=&ps=&pe=&tr=&tro=&cc=UNION&i=1&v=tagged&s=0&ss=0&st=0&i18n=ru&rlf=&psz=20&bs=20&ce=hJfuypee8JzzufeGmImYYIpZKRJeeOeeWGJIZRrRRrdmtdeee88NJJJJpeeefTJ3peKJJ3UWWPtzzzzzzzzzzzzzzzzzbzzvzzpy5zzjzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzztzzzzzzzbzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzvzzzzzzyeyTjkDnyHzTuueKZePz9decyzzLzzzL*.c8.NzrGJJvufeeeeeJheeyzjeeeeJh*peeeeKJJJJJJJJJJmjHvOJJJJJJJJJfeeeieeeeSJJJJJSJJJ3TeIJJJJ3..E.UEAcyhxD.eeeeeuzzzLJJJJ5.e8JJJheeeeeeeeeeeeyeeK3JJJJJJJJ*s7defeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeSJJJJJJJJZIJJzzz1..6LJJJJJJtJJZ4....EK*&debug=false 2367–7384].
• [www.princeton.edu/~ota/disk1/1992/9210/9210.PDF Disposal of Chemical Weapons: Alternative Technologies] / U.S. Congress, Office of Technology Assessment. — Washington. DC: U.S. Government Printing Office, 1992. — ISBN 0-16-037951-2.
• [cfpub.epa.gov/si/si_public_file_download.cfm?p_download_id=525838 Review of Thermal Destruction Technologies for Chemical and Biological Agents Bound on Materials] / United States Environmental Protection Agency. — 2015. — 103 p.

Ссылки

• [www.opcw.org/our-work/demilitarisation/destruction-technologies/ Destruction Technologies] (англ.). Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons. Проверено 14 сентября 2016. [web.archive.org/web/20160417075214/www.opcw.org/our-work/demilitarisation/destruction-technologies/ Архивировано из первоисточника 17 апреля 2016].

Отрывок, характеризующий Уничтожение химического оружия

Графиня следила за уборкой вещей, всем была недовольна и ходила за беспрестанно убегавшим от нее Петей, ревнуя его к Наташе, с которой он проводил все время. Соня одна распоряжалась практической стороной дела: укладываньем вещей. Но Соня была особенно грустна и молчалива все это последнее время. Письмо Nicolas, в котором он упоминал о княжне Марье, вызвало в ее присутствии радостные рассуждения графини о том, как во встрече княжны Марьи с Nicolas она видела промысл божий.
– Я никогда не радовалась тогда, – сказала графиня, – когда Болконский был женихом Наташи, а я всегда желала, и у меня есть предчувствие, что Николинька женится на княжне. И как бы это хорошо было!
Соня чувствовала, что это была правда, что единственная возможность поправления дел Ростовых была женитьба на богатой и что княжна была хорошая партия. Но ей было это очень горько. Несмотря на свое горе или, может быть, именно вследствие своего горя, она на себя взяла все трудные заботы распоряжений об уборке и укладке вещей и целые дни была занята. Граф и графиня обращались к ней, когда им что нибудь нужно было приказывать. Петя и Наташа, напротив, не только не помогали родителям, но большею частью всем в доме надоедали и мешали. И целый день почти слышны были в доме их беготня, крики и беспричинный хохот. Они смеялись и радовались вовсе не оттого, что была причина их смеху; но им на душе было радостно и весело, и потому все, что ни случалось, было для них причиной радости и смеха. Пете было весело оттого, что, уехав из дома мальчиком, он вернулся (как ему говорили все) молодцом мужчиной; весело было оттого, что он дома, оттого, что он из Белой Церкви, где не скоро была надежда попасть в сраженье, попал в Москву, где на днях будут драться; и главное, весело оттого, что Наташа, настроению духа которой он всегда покорялся, была весела. Наташа же была весела потому, что она слишком долго была грустна, и теперь ничто не напоминало ей причину ее грусти, и она была здорова. Еще она была весела потому, что был человек, который ею восхищался (восхищение других была та мазь колес, которая была необходима для того, чтоб ее машина совершенно свободно двигалась), и Петя восхищался ею. Главное же, веселы они были потому, что война была под Москвой, что будут сражаться у заставы, что раздают оружие, что все бегут, уезжают куда то, что вообще происходит что то необычайное, что всегда радостно для человека, в особенности для молодого.


31 го августа, в субботу, в доме Ростовых все казалось перевернутым вверх дном. Все двери были растворены, вся мебель вынесена или переставлена, зеркала, картины сняты. В комнатах стояли сундуки, валялось сено, оберточная бумага и веревки. Мужики и дворовые, выносившие вещи, тяжелыми шагами ходили по паркету. На дворе теснились мужицкие телеги, некоторые уже уложенные верхом и увязанные, некоторые еще пустые.
Голоса и шаги огромной дворни и приехавших с подводами мужиков звучали, перекликиваясь, на дворе и в доме. Граф с утра выехал куда то. Графиня, у которой разболелась голова от суеты и шума, лежала в новой диванной с уксусными повязками на голове. Пети не было дома (он пошел к товарищу, с которым намеревался из ополченцев перейти в действующую армию). Соня присутствовала в зале при укладке хрусталя и фарфора. Наташа сидела в своей разоренной комнате на полу, между разбросанными платьями, лентами, шарфами, и, неподвижно глядя на пол, держала в руках старое бальное платье, то самое (уже старое по моде) платье, в котором она в первый раз была на петербургском бале.
Наташе совестно было ничего не делать в доме, тогда как все были так заняты, и она несколько раз с утра еще пробовала приняться за дело; но душа ее не лежала к этому делу; а она не могла и не умела делать что нибудь не от всей души, не изо всех своих сил. Она постояла над Соней при укладке фарфора, хотела помочь, но тотчас же бросила и пошла к себе укладывать свои вещи. Сначала ее веселило то, что она раздавала свои платья и ленты горничным, но потом, когда остальные все таки надо было укладывать, ей это показалось скучным.
– Дуняша, ты уложишь, голубушка? Да? Да?
И когда Дуняша охотно обещалась ей все сделать, Наташа села на пол, взяла в руки старое бальное платье и задумалась совсем не о том, что бы должно было занимать ее теперь. Из задумчивости, в которой находилась Наташа, вывел ее говор девушек в соседней девичьей и звуки их поспешных шагов из девичьей на заднее крыльцо. Наташа встала и посмотрела в окно. На улице остановился огромный поезд раненых.
Девушки, лакеи, ключница, няня, повар, кучера, форейторы, поваренки стояли у ворот, глядя на раненых.
Наташа, накинув белый носовой платок на волосы и придерживая его обеими руками за кончики, вышла на улицу.
Бывшая ключница, старушка Мавра Кузминишна, отделилась от толпы, стоявшей у ворот, и, подойдя к телеге, на которой была рогожная кибиточка, разговаривала с лежавшим в этой телеге молодым бледным офицером. Наташа подвинулась на несколько шагов и робко остановилась, продолжая придерживать свой платок и слушая то, что говорила ключница.
– Что ж, у вас, значит, никого и нет в Москве? – говорила Мавра Кузминишна. – Вам бы покойнее где на квартире… Вот бы хоть к нам. Господа уезжают.
– Не знаю, позволят ли, – слабым голосом сказал офицер. – Вон начальник… спросите, – и он указал на толстого майора, который возвращался назад по улице по ряду телег.
Наташа испуганными глазами заглянула в лицо раненого офицера и тотчас же пошла навстречу майору.
– Можно раненым у нас в доме остановиться? – спросила она.
Майор с улыбкой приложил руку к козырьку.
– Кого вам угодно, мамзель? – сказал он, суживая глаза и улыбаясь.
Наташа спокойно повторила свой вопрос, и лицо и вся манера ее, несмотря на то, что она продолжала держать свой платок за кончики, были так серьезны, что майор перестал улыбаться и, сначала задумавшись, как бы спрашивая себя, в какой степени это можно, ответил ей утвердительно.
– О, да, отчего ж, можно, – сказал он.
Наташа слегка наклонила голову и быстрыми шагами вернулась к Мавре Кузминишне, стоявшей над офицером и с жалобным участием разговаривавшей с ним.
– Можно, он сказал, можно! – шепотом сказала Наташа.
Офицер в кибиточке завернул во двор Ростовых, и десятки телег с ранеными стали, по приглашениям городских жителей, заворачивать в дворы и подъезжать к подъездам домов Поварской улицы. Наташе, видимо, поправились эти, вне обычных условий жизни, отношения с новыми людьми. Она вместе с Маврой Кузминишной старалась заворотить на свой двор как можно больше раненых.
– Надо все таки папаше доложить, – сказала Мавра Кузминишна.
– Ничего, ничего, разве не все равно! На один день мы в гостиную перейдем. Можно всю нашу половину им отдать.
– Ну, уж вы, барышня, придумаете! Да хоть и в флигеля, в холостую, к нянюшке, и то спросить надо.
– Ну, я спрошу.
Наташа побежала в дом и на цыпочках вошла в полуотворенную дверь диванной, из которой пахло уксусом и гофманскими каплями.
– Вы спите, мама?
– Ах, какой сон! – сказала, пробуждаясь, только что задремавшая графиня.
– Мама, голубчик, – сказала Наташа, становясь на колени перед матерью и близко приставляя свое лицо к ее лицу. – Виновата, простите, никогда не буду, я вас разбудила. Меня Мавра Кузминишна послала, тут раненых привезли, офицеров, позволите? А им некуда деваться; я знаю, что вы позволите… – говорила она быстро, не переводя духа.
– Какие офицеры? Кого привезли? Ничего не понимаю, – сказала графиня.
Наташа засмеялась, графиня тоже слабо улыбалась.
– Я знала, что вы позволите… так я так и скажу. – И Наташа, поцеловав мать, встала и пошла к двери.
В зале она встретила отца, с дурными известиями возвратившегося домой.
– Досиделись мы! – с невольной досадой сказал граф. – И клуб закрыт, и полиция выходит.
– Папа, ничего, что я раненых пригласила в дом? – сказала ему Наташа.
– Разумеется, ничего, – рассеянно сказал граф. – Не в том дело, а теперь прошу, чтобы пустяками не заниматься, а помогать укладывать и ехать, ехать, ехать завтра… – И граф передал дворецкому и людям то же приказание. За обедом вернувшийся Петя рассказывал свои новости.
Он говорил, что нынче народ разбирал оружие в Кремле, что в афише Растопчина хотя и сказано, что он клич кликнет дня за два, но что уж сделано распоряжение наверное о том, чтобы завтра весь народ шел на Три Горы с оружием, и что там будет большое сражение.
Графиня с робким ужасом посматривала на веселое, разгоряченное лицо своего сына в то время, как он говорил это. Она знала, что ежели она скажет слово о том, что она просит Петю не ходить на это сражение (она знала, что он радуется этому предстоящему сражению), то он скажет что нибудь о мужчинах, о чести, об отечестве, – что нибудь такое бессмысленное, мужское, упрямое, против чего нельзя возражать, и дело будет испорчено, и поэтому, надеясь устроить так, чтобы уехать до этого и взять с собой Петю, как защитника и покровителя, она ничего не сказала Пете, а после обеда призвала графа и со слезами умоляла его увезти ее скорее, в эту же ночь, если возможно. С женской, невольной хитростью любви, она, до сих пор выказывавшая совершенное бесстрашие, говорила, что она умрет от страха, ежели не уедут нынче ночью. Она, не притворяясь, боялась теперь всего.