उच्च परीक्षण पेरोक्साइड
उच्च परीक्षण पेरोक्साइड (एचटीपी) हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अत्यधिक सांद्रित (85 से 98%) मिश्रण है, जिसमें शेष मुख्य रूप से द्रव होता है। उत्प्रेरक के संपर्क में, यह भाप और ऑक्सीजन के उच्च तापमान मिश्रण में विघटित हो जाता है, जिसमें तरल द्रव नहीं रहता है। इसका उपयोग एचटीपी राकेट और टारपीडो के प्रणोदक के रूप में किया गया था, और इसका उपयोग उच्च-प्रदर्शन वाले वर्नियर इंजनों के लिए किया गया है।
गुण
हाइड्रोजन पेरोक्साइड अत्यधिक उच्च सांद्रता (लगभग 70% से अधिक) में प्रणोदक के रूप में सबसे उत्तम कार्य करता है। चूँकि पेरोक्साइड की कोई भी सांद्रता लगभग 67% से ऊपर की सांद्रता पर गर्म गैस (ऑक्सीजन और कुछ भाप) उत्पन्न करेगी, हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन की ऊष्मा मानक दबाव पर सभी तरल को पूर्ण रूप से वाष्पीकृत करने के लिए प्रचुर होती है। यह सुरक्षा और उपयोग का प्रतिनिधित्व करता है, क्योंकि इस मात्रा से ऊपर किसी भी एकाग्रता का अपघटन तरल को पूर्ण रूप से गर्म गैस में परिवर्तित करने में सक्षम होता है (उच्च सांद्रता, परिणामी गैस जितनी अधिक गर्म होती है)। यह अधिक गर्म भाप/ऑक्सीजन मिश्रण अधिकतम शक्ति या कार्य उत्पन्न करने के लिए प्रयोग किया जा सकता है, लेकिन यह सामग्री के विस्फोटक अपघटन को और अधिक अनर्थकारी बनाता है।
सामान्य प्रणोदक-श्रेणी सांद्रता, इसलिए, 70, 85, 90, और 98% के सामान्य श्रेणी के साथ 70 से 98% तक भिन्न होती है।[1]
ठंड के कारण पेरोक्साइड का आयतन परिवर्तन प्रतिशत के साथ परिवर्तित रहता है। एकत्र हुए पेरोक्साइड की अल्प सांद्रता (45% या उससे अल्प) विस्तारित हो जाएगी, जबकि उच्च सांद्रता (65% या अधिक) संकुचन हो जाएगी।[2]
उच्च पेरोक्साइड सामग्री के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड अधिक स्थिर हो जाता है। उदाहरण के लिए, 98% हाइड्रोजन पेरोक्साइड 70% हाइड्रोजन पेरोक्साइड से अधिक स्थिर होता है। द्रव संदूषक के रूप में कार्य करता है, और द्रव की सघनता जितनी अधिक होती है पेरोक्साइड उतना ही अल्प स्थिर होता है। पेरोक्साइड की भंडारण क्षमता उन सामग्रियों के सतह-से-आयतन अनुपात पर निर्भर करती है जिनके साथ द्रव संपर्क में होता है। भंडारण क्षमता बढ़ाने के लिए, अनुपात को अल्प किया जाना चाहिए।[3]
अनुप्रयोग
जब एचटीपी को उपयुक्त उत्प्रेरक के साथ प्रयोग किया जाता है, तो इसे मोनोप्रोपेलेंट के रूप में प्रयोग किया जा सकता है,[4] या द्विनोदक के रूप में भिन्न ईंधन के साथ प्रयोग किया जा सकता है।[5]
द्वितीय विश्व युद्ध के समय जर्मन से प्रारम्भ होकर, कई अनुप्रयोगों में एचटीपी का सुरक्षित और सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है, और वर्त्तमान में भी प्रस्तावित है।[6] द्वितीय विश्व युद्ध के समय, कुछ जर्मन द्विप्रणोदक रॉकेट डिजाइनों में आक्सीकारक के रूप में उच्च-परीक्षण पेरोक्साइड का उपयोग किया गया था, जैसे कि वाल्टर एचडब्ल्यूके 109-509 रॉकेट इंजन जिसने द्वितीय विश्व युद्ध के अंत में मैसर्सचमिट मी 163 बिंदु रक्षा इंटरसेप्टर योद्धा को संचालित किया, जिसमें 80% सम्मलित थे। मानकीकृत मिश्रण टी-स्टॉफ़, और जर्मन टाइप XVII पनडुब्बी में भी सम्मलित थे।
संयुक्त राज्य अमेरिका के कुछ महत्वपूर्ण कार्यक्रमों में X-15 कार्यक्रम पर प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणोदक और बेल रॉकेट बेल्ट सम्मलित हैं। नासा एलएलआरवी ने चंद्र लैंडर को अनुकरण करने के लिए रॉकेट विस्फोट के लिए इसका प्रयोग किया।
प्रायोगिक उच्च गति लक्ष्य/प्रशिक्षण पनडुब्बियों में नौ सेना ने आक्सीकारक के रूप में एचटीपी के साथ अन्वेषक और एक्सकैलिबर का 1958 और 1969 के मध्य प्रयोग किया ।
पूर्व रूसी एचटीपी टारपीडो को 53-57 के कठोरता से कार्यात्मक नाम से जाना जाता था, 53 को टारपीडो ट्यूब के सेंटीमीटर में व्यास का वर्णन करते हुए, 57 वर्ष में इसे प्रस्तुत किया गया था। शीत युद्ध प्रतियोगिता से प्रेरित, उन्होंने बड़े एचटीपी टारपीडो के विकास का आदेश दिया, जिसे 65-सेंटीमीटर (26-इंच) ट्यूबों से निकाल दिया गया। 12 अगस्त, 2000 को इनमें से 65 टारपीडो में एचटीपी में विस्फोट हुआ और रूसी पनडुब्बी कुर्स्क (K-141) डूब गई।
टारपीडो ईंधन के रूप में एचटीपी के साथ ब्रिटिश प्रयोगों को बंद कर दिया गया था क्योंकि पेरोक्साइड आग के परिणामस्वरूप पनडुब्बी का [[HMS सीदोन (P259)|HMS सीदोन (P259)]] 1956 में हानि हुई थी ।
एचटीपी के साथ ब्रिटिश प्रयोग रॉकेटरी अनुसंधान में प्रस्तावित रहा, जो 1971 में काला तीर प्रक्षेपण यानो के साथ समाप्त हुआ। ब्लैक एरो रॉकेटों ने एचटीपी और मिट्टी के तेल का उपयोग करके दक्षिण ऑस्ट्रेलिया के वूमेरा से प्रोस्पेरो एक्स-3 उपग्रह को सफलतापूर्वक प्रारंभ किया।
1960 के दशक में वल्कन और विक्टर बमवर्षकों से जुड़ी ब्रिटिश ब्लू स्टील मिसाइल का निर्माण एवीआरओ द्वारा किया गया था। इसने एचटीपी की 85% सांद्रता का उपयोग किया। ट्विन चैंबर स्टेंटर रॉकेट को प्रज्वलित करने के लिए, एचटीपी उत्प्रेरक स्क्रीन से गुजरा। इसके पश्चात दोनों कक्षों में 20,000 पाउंड और 5,000 पाउंड का विस्फोटक उत्पन्न करने के लिए मिट्टी के तेल का उपयोग किया गया। यह बड़ा कक्ष चढ़ाई और त्वरण के लिए था, जबकि लघु कक्ष समुद्र में यात्रा की गति को बनाए रखने के लिए था। उच्च ऊंचाई पर प्रारंभ किए जाने पर मिसाइल की श्रेणी 100 समुद्री मील और निम्न स्तर (500 से 1000 फीट) पर प्रारंभ की गई लगभग 50 समुद्री मील थी। इसकी गति लगभग मैक 2.0 थी। उच्च ऊंचाई वाले प्रारंभ के पश्चात यह 70,000 से 80,000 फीट तक चढ़ जाएगा। निम्न स्तर के प्रक्षेपण से, यह केवल 40,000 फीट तक चढ़ेगा लेकिन इसकी गति अभी भी मैक 2.0 के निकटम होगी I
82% की एकाग्रता के साथ, यह अभी भी रूसी सोयुज (रॉकेट परिवार) पर बूस्टर रॉकेट और कक्षीय वाहन पर टर्बोपंप चलाने के लिए उपयोग में है।
ब्लू फ्लेम (ऑटोमोबाइल) रॉकेट से चलने वाले यान ने विश्व भूमि गति 622.407 miles per hour (1,001.667 km/h) अभिलेख प्राप्त किया I 23 अक्टूबर, 1970 को हीलियम गैस के दबाव में उच्च परीक्षण पेरोक्साइड और तरलीकृत प्राकृतिक गैस (LNG) के संयोजन का उपयोग करते हुए, प्रोपेलेंट-श्रेणी हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग वर्तमान सैन्य प्रणालियों पर किया जा रहा है और यह कई रक्षा और एयरोस्पेस अनुसंधान और विकास कार्यक्रमों में है। कई निजी वित्त पोषित रॉकेट कंपनियां हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग कर रही हैं, जैसे कि नीला मूल और निष्क्रिय अर्माडिलो एयरोस्पेस; और कुछ अनुभवहीन समूहों ने अपने उपयोग के लिए और दूसरों को अल्प मात्रा में विपणन के लिए, अपने स्वयं के पेरोक्साइड के निर्माण में रुचि व्यक्त की है। एचटीपी का उपयोग ILR-33 AMBER पर और न्यूक्लियस[7] उपकक्षीय रॉकेट पर किया जाता है।[8]
एचटीपी को ब्लडहाउंड एसएससी कार के साथ भूमि गति अभिलेख को विभक्त के प्रयास में उपयोग करने की योजना बनाई गई थी, जिसका 1,000 miles per hour (1,600 km/h) तक पहुंचने का लक्ष्य था। . एचटीपी ठोस ईंधन हाइड्रॉक्सिल-टर्मिनेटेड पॉलीब्यूटाडाइन के साथ प्रतिक्रिया करते हुए हाइब्रिड ईंधन रॉकेट के लिए ऑक्सीकारक होता है। कोविड-19 महामारी और धन की अल्पता के कारण परियोजना ठप हो गई।
उपलब्धता
उच्च-सांद्रता प्रणोदक-श्रेणी हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उपलब्ध आपूर्तिकर्ता, सामान्य रूप से, बड़ी वाणिज्यिक कंपनियों में से हैं, जो सॉल्वे (कंपनी), पेरोक्सीकेम (पूर्व एफएमसी ग्लोबल पेरोक्सीजेन्स, एफएमसी कॉर्पोरेशन का प्रभाग) सहित हाइड्रोजन पेरोक्साइड और इवोनिक की अन्य श्रेणी बनाती हैं।[9] एक्स-एल अंतरिक्ष प्रणाली तकनीकी-श्रेणी हाइड्रोजन पेरोक्साइड को एचटीपी में उन्नयन करता है।[10] अन्य कंपनियां जिन्होंने वर्तमान के दिनों में प्रणोदक-श्रेणी हाइड्रोजन पेरोक्साइड बनाया है, उनमें तरल वायु और ड्यूपॉन्ट सम्मलित हैं। ड्यूपॉन्ट ने वर्तमान में अपना हाइड्रोजन पेरोक्साइड निर्माण व्यवसाय इवोनिक को विक्रय कर दिया।
प्रोपेलेंट-श्रेणी हाइड्रोजन पेरोक्साइड योग्य क्रेता के लिए उपलब्ध है। विशिष्ट परिस्थितियों में, यह रसायन केवल उन कंपनियों या सरकारी संस्थानों को विक्रय कर दिया जाता है जिनके पास सामग्री को ठीक से संभालने और उपयोग करने की क्षमता होती है। गैर-व्यवसायों ने 70% या अल्प सांद्रता वाला हाइड्रोजन पेरोक्साइड क्रय किया है (शेष 30% अशुद्धियों के लक्षण और स्थिर सामग्री, जैसे टिन लवण, फॉस्फेट, नाइट्रेट्स और अन्य रासायनिक योजक के साथ द्रव है), और इसकी एकाग्रता में स्वयं वृद्धि हुई है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ आसवन अत्यधिक हानिकारक होता है; पेरोक्साइड वाष्प प्रज्वलित नहीं हो सकता है लेकिन संपर्क में छोड़ी गयी ऑक्सीजन किसी भी सामग्री को प्रज्वलित कर सकती है तापमान और दबाव के विशिष्ट संयोजनों के आधार पर विस्फोट संभव है, विस्फोट तरल के तीव्रता से प्रतिक्रियाशील वाष्पीकरण का परिणाम है जिसके परिणामस्वरूप उच्च तापमान और दबाव होता है। सामान्यतः, परिवेशी दबाव पर उच्च-सांद्रता हाइड्रोजन पेरोक्साइड का कोई भी उबलता द्रव्यमान वाष्प-चरण हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन करेगा, जो विस्फोट कर सकता है। वैक्यूम आसवन के साथ इस आशंका को अल्प किया जाता है, लेकिन समाप्त नहीं किया जाता है। हाइड्रोजन परॉक्साइड को सांद्रित करने के अन्य उपाय विरल और आंशिक क्रिस्टलीकरण (रसायन विज्ञान) हैं ।
अल्प से अल्प 35% की सांद्रता में हाइड्रोजन पेरोक्साइड यूएस डिपार्टमेंट ऑफ होमलैंड सुरक्षा के रसायन की रुचि में दिखाई देता है।[11]
सुरक्षा
चूंकि कई सामान्य पदार्थ उत्प्रेरक पेरोक्साइड के भाप और ऑक्सीजन में एक्ज़ोथिर्मिक अपघटन करते हैं, इसलिए एचटीपी को विधारण के लिए विशेष देखभाल और उपकरण की आवश्यकता होती है। यह ध्यान दिया जाता है कि सामान्य सामग्री लोहा और तांबा पेरोक्साइड के साथ असंगत हैं, लेकिन प्रयोग किए गए पेरोक्साइड के श्रेणी के आधार पर प्रतिक्रिया सेकंड या मिनट के लिए विलम्ब हो सकती है।
लघु हाइड्रोजन पेरोक्साइड के छलकाव से क्षेत्र को द्रव से भरकर सरलता से निपटा जा सकता है। यह न केवल किसी भी प्रतिक्रियाशील पेरोक्साइड को ठंडा करता है बल्कि यह इसे पूर्ण रूप से सुगम भी करता है। इसलिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड का विधारण प्रायः आपातकालीन बौछारों से सुसज्जित होता हैं, और इसमें सुरक्षा ड्यूटी पर लोग होते हैं।
त्वचा के संपर्क में आने से त्वचा के नीचे ऑक्सीजन के उत्पादन के कारण तुरंत सफेदी आ जाती है। व्यापक जलन तब तक होती है जब तक कि सेकंडों में धुल न जाए। आंखों के संपर्क में आने से अंधापन हो सकता है, और इसलिए सामान्यतः आंखों की सुरक्षा का उपयोग किया जाता है।
कुर्स्क पनडुब्बी आपदा में टारपीडो में एचटीपी का आकस्मिक विमोचन सम्मलित था जिसने टारपीडो के ईंधन के साथ प्रतिक्रिया की है।
संदर्भ
- ↑ "MIL-PRF-16005F Performance Specification: Propellant, Hydrogen Peroxide" (PDF). Department of Defense Index of Specifications and Standards. 1 August 2003. Retrieved 12 November 2016 – via Whiskey Yankee LLC.
- ↑ "Fire, Explosion, Compatibility and Safety Hazards of Hydrogen Peroxide" (PDF). NASA.
- ↑ Ventura, Mark. Long Term Storability of Hydrogen Peroxide. 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit. AIAA. General Kinetics Inc. AIAA-2005-4551.
- ↑ "Green Hydrogen Peroxide (H2O2) Monopropellant with Advanced Catalyst Beds". ESA. Retrieved July 25, 2018.
- ↑ "Development of a Low Thrust Bipropellant Thruster Based on Green Propellants". ESA. Retrieved July 25, 2018.
- ↑ Ventura, M.; Garboden, G. (19 June 1999). "A Brief History of Concentrated Hydrogen Peroxide Uses" (PDF). General Kinetics. Retrieved 12 November 2016 – via Whiskey Yankee LLC.
- ↑ "Nucleus: A Very Different Way to Launch into Space". Nammo (in English). Retrieved 2022-02-06.
- ↑ Cieśliński, Dawid (2021). "Polish civil rockets' development overview".
- ↑ "One Equity Partners Completes Acquisition of PeroxyChem". PeroxyChem. 3 March 2014. Retrieved 12 November 2016.
- ↑ "X-L Space System". xlspace.com. Retrieved 12 November 2016.
- ↑ Department of Homeland Security (20 November 2007). "Appendix to Chemical Facility Anti-Terrorism Standards; Final Rule" (PDF). Federal Register. 72 (223): 65421–65435. Retrieved 12 November 2016.
