HELMHOLTZ-PREIS 1990 (Preisverleihung am 19.03.1990)
Dr. Bodo Plewinsky für die Arbeit „Heterogene Detonationen und indirekte Zündvorgänge“

Preisträger 1990: Heterogene Detonationen

Bodo Plewinsky, 1939 in Potsdam geboren, studierte Chemie an der FU Berlin, wo er 1971 promovierte und 1978 habilitierte. Er blieb der FU Berlin von 1978 bis 2008 als Privatdozent verbunden. 1982 trat er in die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin ein und war wissenschaftlicher Mitarbeiter im Laboratorium „Reaktionen mit Sauerstoff“ der Abteilung „Chemische Sicherheitstechnik“. In dieser Abteilung leitete er von 1986 bis 2002 die Projektgruppe „Explosionsdynamik“. Er wurde 2002 pensioniert.

Die zweite Arbeit, die im Bereich „Physikalische und chemische Sicherheitstechnik“ mit dem Helmholtz-Preis 1990 ausgezeichnet wurde, behandelte „Heterogene Detonationen und indirekte Zündvorgänge“. Sie war von Dr. Bodo Plewinsky von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin verfasst worden. Heterogene Detonationen laufen in heterogenen Systemen ab, die aus zwei oder mehr Phasen bestehen. Sie treten an Flüssigkeitsfilmen, aber auch an den Oberflächen kompakter Flüssigkeitsschichten, in Aerosolen, in Stäuben oder an einem Docht auf.

Der Anlass für Plewinskys Untersuchungen war ein Unfall im Labor eines deutschen Chemiewerkes. Dort wollte man Tetramethyl-dihydrogen-disiloxan (TMDS), das einen Docht benetzte, in einer kalorimetrischen Bombe in reinem Sauerstoff bei einem Druck von ca. 40 bar verbrennen. Obwohl für das Gas, das den Docht umgab, eigentlich keine Explosionsgefahr bestand, da die Zusammensetzung der Gasphase oberhalb der oberen Explosionsgrenze lag, kam es beim Zündvorgang zu einer heftigen Detonation in der Bombe, die diese völlig zerstörte.

Plewinsky wiederholte das Experiment in abgewandelter Form. Er verfolgte mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, die bis zu 24 000 Bilder in der Sekunde aufnahm, wie sich an einem mit TMDS benetzten Baumwolldocht nach der Zündung in reinem Sauerstoff die Flamme ausbreitete und wie es dann zu einer Dochtdetonation kam. Zunächst lief eine kegelförmige Flammenfront mit etwa 1300 Meter/Sekunde den Docht entlang. Doch nach etwa 1/5000 Sekunde griff die Verbrennungsreaktion in den umgebenden Gasraum über, obwohl dessen Zusammensetzung oberhalb der oberen Explosionsgrenze lag, sodass auch in diesem Fall eine homogene Gasdetonation nicht möglich war. Die Ursache des erwähnten Laborunfalls war also eine Dochtdetonation gewesen. Außerdem konnte Plewinsky das Phänomen der indirekten Zündung beobachten. Die Zündung einer Flamme auf einer brennbaren Flüssigkeit ist selbst dann möglich, wenn die Zusammensetzung der Gasphase oberhalb der oberen Explosionsgrenze liegt und wenn der direkte Weg zwischen Zündquelle und Flüssigkeitsoberfläche durch ein Hindernis versperrt wird.

Bodo Plewinsky konstatierte damals, dass die systematische Untersuchung der Oberflächendetonation und der indirekten Zündung für die Sicherheitstechnik von Chemieanlagen, in denen z. B. Oxidationen oder Chlorierungen von Kohlenwasserstoffen durchgeführt werden, von großer Bedeutung ist. Später arbeiteten er und seine Mitarbeiter auf dem Gebiet der Oberflächendetonationen. Sie stellten fest, dass sich Oberflächendetonationen nicht durch mechanische Hindernisse verhindern lassen. Außerdem untersuchten sie, wie heterogene Detonationen in Modellschäumen ablaufen und wie Blasen eines gasförmigen Oxidationsmittels in einem organischen Lösungsmittel durch Stoßwellen zur Explosion gebracht werden.

Literature

B. Plewinsky: Heterogene Detonationen und indirekte Zündvorgänge. PTB-Mitteilungen 100, (1990), 266