Bersaglio reattivo a carica fumogena

 
Quando si parla di bersagli reattivi si pensa spesso ai campi di tiro statunitensi dove, non di rado, considerando il numero di filmati che si trovano in rete, si usano bersagli detonati. Si tratta sostanzialmente dell’impiego della Tannerite, nome commerciale di un esplosivo a base di nitrato d’ammonio e polvere d’alluminio. Tale miscela è in realtà conosciuta sin dai primi del ‘900 sotto il nome di Ammonal. Interessati a realizzare dei bersagli reattivi, non volevamo comunque usare una miscela detonante come quella al nitrato di ammonio, sia per gli esagerati effetti distruttivi che per la pericolosità latente di quello che è, a tutti gli effetti, un esplosivo.

Più orientati a realizzare un bersaglio reattivo di tipo deflagrante a carica fumogena, desideravamo una elevata sicurezza d’uso garantita dall’insensibilità a: urti, attriti, scariche elettrostatiche, fiamme, calore, ecc. In definitiva si voleva una sostanza che si innescasse solo con la somministrazione di alti livelli di energia come quelli tipici appunto dei proiettili da carabina. Dopo qualche ricerca abbiamo trovato il nostro candidato ideale: la termite. Tale miscela non si innesca neanche a martellate (nel senso proprio del termine 🙂 ) e perfino nemmeno inserendo nella mistura un fiammifero acceso. Solitamente la termite può essere innescata accendendo una striscia sottile di magnesio o sfruttando la reazione combustiva tra glicerina e permanganato di potassio.

Nel dettaglio, con il nome di termite, si intende la miscela di un ossido metallico che funge da ossidante e di un metallo che fa da combustibile. Esistono quindi, in base alla coppia ossido-metallico/metallo, numerose tipologie di termite. La più comune è probabilmente la miscela ossido di ferro (ruggine) e alluminio, ma possono essere usati anche gli ossidi di boro, cromo, manganese, rame e molti altri. Come metalli si usano frequentemente: alluminio, magnesio, calcio, titanio, silicio e boro. Come accennato, le termiti sono caratterizzate dall’insensibilità all’innesco, in altre parole per avviare il processo combustivo è necessario somministrare una notevole quantità di calore tale da mutare la fase delle sostanze che la costituiscono. Avviata la reazione essa è fortemente esotermica, vengono quindi generate notevoli quantità di calore e alte temperature (nell’ordine dei 2500°C). Questa caratteristica ha determinato sin dal passato l’uso di tali miscele per fondere e/o saldare i metalli.

Tra le varie tipologie di termite abbiamo scelto la miscela ossido di rame (CuO) e alluminio (Al). Si è preferita questa particolare combinazione per la facile reperibilità dei componenti, ma anche per la buona generazione di calore (espansione dei gas) e soprattutto perché caratterizzata da un generoso sviluppo di fumi. Per conoscere le quantità di ossido di rame e alluminio da combinare dobbiamo fare riferimento alla reazione di combustione e al bilanciamento stechiometrico delle sostanze. La reazione di ossidoriduzione durante la combustione è la seguente:

3CuO + 2Al → 3Cu + Al2O3 + Calore

 
La reazione ha luogo quando l’ossido di rame passa dallo stato solido a quello liquido e l’alluminio dalla fase solida alla transizione liquido-gas. La temperatura di reazione è di circa 2570°C (appena oltre il punto di ebollizione dell’alluminio) e lo sviluppo di calore è prossimo a 975 calorie/grammo

Dalla reazione vediamo che tre moli di ossido rameico reagiscono con due moli di alluminio. Per determinare le dosi dobbiamo fare riferimento alla massa molare dei reagenti:

– L’ossido rameico (CuO) ha massa molare di 79,55 g/mol
– L’alluminio (Al) ha massa molare di 26,98 g/mol

Ne segue che, stechiometricamente, la reazione prevede 238,64 grammi di ossido rameico (3×79,55) e 53,96 grammi di alluminio (2×26,98) o, per semplificare, per ogni 100 grammi di ossido rameico necessitiamo di 22,6 grammi di alluminio. Riassumendo:

100g CuO + 22,6g Al  (dosi termite)

 
Per il calcolo del volume occupato dalla miscela riportiamo per utilità anche i valori delle densità volumetriche apparenti (stime):

CuO polvere (6÷7 μm) ≈ 2,8 g/cc
Al polvere (6÷7 μm) ≈ 0,7 g/cc
CuO + Al (in rapporto stechiometrico come sopra) ≈ 1,8 g/cc

Come è possibile intuire, a causa della forte differenza tra le densità volumetriche, il rapporto in peso tra ossido rameico e alluminio di circa 4:1 diventa prossimo ad un rapporto 1:1 in volume.

Trovati i componenti e realizzata la miscela, abbiamo costruito dei contenitori discoidali con diametro di circa 10cm e spessore di 5mm. Si è limitato lo spessore in favore del diametro per incrementare le dimensioni del bersaglio in previsione dell’impiego a distanze superiori o uguali ai 300m.

– Prototipi dei bersagli –

 
A seguire un video che illustra le nostre prove in poligono:


 

Il bersagli reattivi appena descritti danno, anche a distanze consistenti, un riscontro immediato del colpo con un effetto scenico discretamente spettacolare.

 

– Bersagli reattivi ottimizzati –

Sottolineiamo comunque che si tratta di oggetti potenzialmente pericolosi. Se erroneamente utilizzati essi possono danneggiare gravemente cose, animali e persone. Ricorda: sei l’unico responsabile delle tue azioni, si declina ogni responsabilità per l’uso improprio dei materiali e delle informazioni reperibili tramite quest’articolo.
 


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