Op 4 augustus 2020, een van de grootste niet-nucleaire explosies in de geschiedenis verpulverde een haven van Beiroet en beschadigde meer dan de helft van de stad. De explosie was het gevolg van de ontploffing van tonnen ammoniumnitraat, een brandbare chemische verbinding die in de landbouw vaak wordt gebruikt als meststof met een hoog nitraatgehalte, maar die ook kunnen worden gebruikt om explosieven te vervaardigen.

Sinds die tijd, de schattingen van de explosieve opbrengst liepen sterk uiteen, en in sommige gevallen, waren niet in overeenstemming met wat zou worden verwacht op basis van de hoeveelheid ammoniumnitraat die in de haven van Beiroet is opgeslagen. In aanvulling, de kratergrootte, seismische magnitude en paddenstoelwolkhoogte leken inconsistent.

Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) natuurkundige Peter Goldstein heeft onderzocht hoe waterverzadiging van de explosieve, grond en mogelijk water en puin uit de nabije bronomgeving kunnen helpen om verschillen in de opbrengstschattingen die met deze verschillende metingen worden verkregen, met elkaar te verzoenen. Officiële gegevens geven aan dat ongeveer 2,7 kiloton explosief materiaal werd opgeslagen in het magazijn in de haven van Beiroet waar de explosie plaatsvond. De ontploffing van deze materialen resulteerde in een grote krater en seismische metingen suggereerden dat het mogelijk was dat de opbrengst minstens een paar kiloton was en mogelijk veel groter. Echter, er waren andere schattingen die suggereerden dat de opbrengst een stuk kleiner was, mogelijk slechts een halve kiloton.

Goldsteins onderzoek, die verschijnt in WMD-journaal tegengaan , analyseert de afmetingen van de krater, schattingen van de seismische magnitude en de wolkenhoogte van de explosie en laat zien dat alle gegevens consistent zijn met een opbrengst van ongeveer een kiloton wanneer rekening wordt gehouden met water/verzadiging. "Water in de buurt van de bron kan een aanzienlijk effect hebben op veel waarnemingen, inclusief kratervorming, wolken stijgen, seismische magnitudes en explosiegolfeffecten, " hij zei.

Goldstein gebruikte waarnemingen op kraterformaat van satellietbeelden en empirische gegevens voor geschaalde kraterstralen van eerdere chemische en nucleaire explosies om de opbrengst te schatten.

"Het bewijs suggereert dat de relatief grote kraterstraal te wijten is aan een hoge mate van verzadiging van de grond onder de explosie. Het is waarschijnlijk dat deze verzadiging de koppeling van schokgolfenergie aan het omringende materiaal verhoogde en de effectieve spanning / sterkte van de materiaal, " hij zei.

Hij ontdekte ook dat opbrengstschattingen gebaseerd zijn op de omvang van de seismische lichaamsgolf, de maximale hoogte van de puinwolk en de waargenomen kraterdiepte bevestigden de schattingen op basis van de kraterstraal.

Vertrouwen in de betrouwbaarheid van deze modellen is van cruciaal belang voor de planning van noodmaatregelen om mogelijke gevolgen van ongevallen zoals de explosie in Beiroet of opzettelijke handelingen waarbij geïmproviseerde nucleaire apparaten of radioactieve verspreidingsapparatuur betrokken kunnen zijn, te beperken.

Dit onderzoek is ook relevant voor nucleaire explosies. Het suggereert dat kenmerken van de nabije bronomgeving een groot effect kunnen hebben op schok-/ontploffingsgolven, seismische bewegingen en kratervorming, evenals wolkenstijging en neerslageffecten. De effecten planten zich ook voort in zaken als de opbrengstschatting. Goldstein zei dat hij verwacht dat functies in de buurt van de bron, zoals water, een significant effect zullen hebben op andere explosieverschijnselen, inclusief stralingstransport en puinvorming na detonatie.