Le ceneri vulcaniche ad alta velocità danneggiano l'acciaio
Sebbene apparentemente innocue, la velocità e le forze eccessive delle particelle delle ceneri vulcaniche determinano la creazione di crateri da impatto micrometrici sull'acciaio simili ai pali da pallacanestro per bambini. Nonostante i pericoli associati, a oggi, l'effetto delle onde d'urto non è ancora stato studiato in modo approfondito. Scienziati finanziati dall'UE hanno analizzato l'accelerazione sperimentale delle particelle vulcaniche verso bersagli di acciaio nell'ambito del progetto SPAEX, allo scopo di individuare i meccanismi e i potenziali pericoli, nonché di migliorare le strategie di mitigazione. Lo studio si ispira alle prove di impatto di cristalli e vetri (piroclasti) su un palo di acciaio in un'area vulcanica attiva del Messico condotte negli anni 80. Velocità superiori a 700 metri al secondo sono valori insoliti per le correnti di gas vicine al suolo. Gli scienziati hanno ipotizzato che l'accelerazione delle particelle fosse dovuta a un'espansione improvvisa del gas (vapore acqueo) in cui sono contenute le particelle e, per dimostrare questo principio, hanno realizzato una configurazione sperimentale costituita da un tubo d'urto verticale simile a una bomba a frammentazione altamente pressurizzata che, decomprimendosi in modo rapido e improvviso, è in grado di spingere le particelle. Grazie all'utilizzo di una fotocamera ad alta velocità e di sensori di pressione, i ricercatori sono stati in grado di registrare l'intera cronologia dell'evento da prima della decompressione a svariati millisecondi successivi all'esplosione. Nel corso dell'esperimento, sono stati registrati i valori di velocità e pressione sia per l'aria ambiente sia per l'aria satura di vapore. Sono state osservate velocità e dimensioni di particelle superiori rispetto alle aspettative, che hanno condotto a una moltiplicazione apparente della pressione rispetto ai valori registrati in assenza di particelle. Ciò ha spinto gli scienziati a concludere che l'accoppiamento gas-particella garantisce un'accelerazione delle particelle e, in particolare, degli esemplari con dimensioni maggiori. Il progetto SPAEX ha aperto nuove prospettive importanti sui meccanismi dell'accelerazione delle particelle prodotta dalle onde d'urto indotte dalle eruzioni vulcaniche esplosive. I risultati ottenuti sottolineeranno l'importanza di questi studi ai fini dell'adozione di misure sull'attenuazione dei rischi. Un approfondimento delle conoscenze nel settore dovrebbe condurre alla creazione di modelli più accurati per una previsione ottimizzata delle conseguenze di tali fenomeni e fornire le basi per l'adozione di misure di attenuazione potenziate e la promozione della sicurezza pubblica.
Parole chiave
Esplosivo, eruzioni vulcaniche, onde d'urto, accelerazione delle particelle, bomba a frammentazione pressurizzata, accoppiamento gas-particella, attenuazione del rischio
