Bộ Khoa học và Giáo dục Đại học Liên bang Nga nói với Sputnik rằng, mô hình kết hợp do các nhà khoa học phát triển để dự đoán sự phân giải và bốc cháy khí hydrate là độc đáo và không có mô hình tương tự.
Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Thermal Science and Engineering Progress.
Khí hydrate là kết cấu hỗn hợp giữa nước và khí đốt hình thành trong điều kiện áp suất cao, nhiệt độ thấp. Các nhà khoa học giải thích rằng, khí hydrate còn được gọi là nhiên liệu đông lạnh của tương lai, hay băng cháy (hoặc đá cháy). Một trong những lĩnh vực sử dụng băng cháy là dập tắt đám cháy, hạn chế tình trạng cháy lan.
Nhiệm vụ chính của hệ thống chữa cháy
Theo các chuyên gia từ Đại học Tổng hợp Nghiên cứu Bách khoa Quốc gia Tomsk (TPU), nhiệm vụ chính của hệ thống chữa cháy là giảm nhiệt độ, loại bỏ oxy cho quá trình đốt cháy và ngăn ngừa sự xâm nhập của hơi khí, bụi dễ cháy. Để làm như vậy các chuyên gia sử dụng băng đá, nước và khí trơ.
"Trong thành phần của khí hydrate có tất cả các chất này: khí trơ làm giảm hàm lượng oxy trong vùng cháy và nước đá làm giảm nhiệt độ trong nguồn lửa và ngăn chặn đám cháy lan rộng", - Giáo sư Pavel Strizhak từ Trung tâm Khoa học và Giáo dục mang tên Butakov thuộc Đại học TPU cho biết.
Các nhà khoa học đã tiến hành hơn 200 thí nghiệm để khoanh vùng đám cháy và ngăn chặn quá trình đốt cháy gỗ, dầu hỏa, xăng, nhiên liệu diesel, cồn, dầu thô và dầu tinh luyện, dầu công nghiệp, các loại than khác nhau, than thải và gas hydrate.
Để làm điều này, họ đã mô phỏng các điều kiện để xảy ra sự cháy trong bốn tình huống phổ biến nhất: do sơ suất bất cẩn trong việc sử dụng nguồn lửa, do vi phạm các quy tắc vận hành thiết bị sưởi ấm, do chập mạch điện và do nguồn lửa cục bộ. Các thí nghiệm đã được thực hiện với cả đám cháy trong nhà và ngoài trời.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, để ngăn chặn quá trình đốt cháy, trong thành phần của hydrate phải có các loại khí trơ. Theo họ, hợp lý nhất về chi phí và hiệu quả nhất là carbon dioxide và freon. Các thí nghiệm đã được thực hiện với khí hydrate ở dạng bột và đạng viên nén.
"Chúng tôi đã phun hydrate vào nguồn lửa từ trên cao và tạo "đường băng" ngăn đám cháy. Kết quả cho thấy tính hiệu quả của công nghệ này. Cần phải giải thích rằng, đây là giai đoạn đầu của quá trình nghiên cứu, và các công việc đang được thực hiện với các nguồn lửa nhỏ. Nhiệm vụ chính là chứng minh tính hiệu quả của công nghệ mới", - nhà khoa học Nikita Shlegel, Trường Nghiên cứu Vật lý Năng lượng Cao thuộc Đại học TPU, cho biết thêm.
Dữ liệu thực nghiệm
Trên cơ sở dữ liệu thực nghiệm, các nhà khoa học đã phát triển các mô hình vật lý và toán học để định vị và ngăn chặn quá trình đốt cháy các chất và vật liệu khác nhau, đồng thời bắt đầu tạo ra các loại hydrate mà trên bề mặt của chúng có các hoạt chất.
Trong quá trình phân giải, một hydrate như vậy, ngoài việc đẩy oxy ra khỏi vùng cháy và hạ nhiệt độ, còn có thể tạo bọt trên bề mặt của nó. Các nhà khoa học lưu ý rằng, bọt là một chất ngăn chặn sự tiếp xúc của oxy đến nguồn lửa và "làm ngạt" đám cháy.
Trong tương lai gần, các nhà nghiên cứu có kế hoạch phát triển một số thiết bị trong đó hydrate thu được khi tiếp xúc với vật liệu cháy sẽ ngăn chặn và khoanh vùng đám cháy một cách hiệu quả.
"Nguyên nhân chính dẫn đến việc khí hydrate chưa được sử dụng rộng rãi để dập tắt đám cháy là do thiếu dữ liệu về tính hiệu quả của nó trong các điều kiện đốt cháy khác nhau, cũng như do thiếu công nghệ vận chuyển, lưu trữ và phun hydrate ở vùng cháy. Các nhà khoa học của phòng thí nghiệm chúng tôi đang cố gắng giải quyết những vấn đề này", - Giáo sư Pavel Strizhak giải thích.