ПРЕВРАЩЕНИЯ ВО ВРЕМЯ ВЗРЫВА
Б.Толочко,
старший научный сотрудник
Института химии твердого
тела
и механохимии СО РАН.
Объединив усилия, ИХТТИМ, ИЯФ и ИГиЛ разработали уникальный метод
с использованием синхротронного излучения (СИ) для исследования
изменений структуры взрывчатого вещества (ВВ) во время взрыва.
Обычно взрыв длится несколько микросекунд, и за это время со
структурой ВВ происходит серия последовательных превращений,
каждое их которых длится всего несколько наносекунд. Поэтому
основная проблема, которую необходимо было решить, - реализовать
уникальные свойства синхротронного излучения (высокая яркость и
четко детерминированная временная структура) для получения
структурной информации о взрывчатом веществе с наносекундным
временным разрешением.
До настоящего времени импульсные рентгеновские трубки активно
использовались для измерения поведения плотности ВВ при
прохождении детонационного фронта, однако для получения
информации об изменениях атомной структуры ВВ интенсивности
рентгеновских трубок оказалось недостаточно.
Разработанный метод позволяет получать во время взрыва следующую
информацию: о динамике изменения плотности ВВ; о развитии
флуктуаций электронной плотности при прохождении детонационного
фронта; об изменении кристаллической структуры ВВ.
В настоящее время достигнуто временное разрешение в 125 нс
(экспозиция 1 нс), в 2000 году планируется получить разрешение в
5 нс (экспозиции 0,1 нс).
В 1999 году были выполнены первые эксперименты по исследованию
структурных превращений во время взрыва. В них
измерена зависимость от времени коэффициента поглощения вещества
в процессе взрыва. Обработка этих данных позволила получить
информацию об изменении плотности вещества при прохождении фронта
детонации в образце 50/50 гексоген-тротил: при подходе
детонационного фронта к точке, облучаемой пучком СИ, плотность
резко увеличилась на 20 %, а затем сравнительно медленно, в
течение 750 нс, возвращалась к равновесному значению. После этого
плотность начинала уменьшаться, что определялось геометрией
разлета продуктов взрыва.
В этих же экспериментах получены данные об изменении сигнала
малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР) во время взрыва: в
момент, когда плотность резко изменилась на 20 %, был
зафиксирован появившийся мощный сигнал МУРР. Он
экспоненциально возрастал в течение 1500 нс, а затем стал
медленно уменьшаться.
Это удивительный результат. По существующим на сегодняшний день
представлениям о механизме развития взрывного процесса на
детонационном фронте все химические превращения должны проходить
в зоне химической реакции и заканчиваться, в условиях нашего
эксперимента, в течение 500 нс. Однако мы зафиксировали, что
мощный структурные изменения во взрывчатом веществе продолжаются
в течение 1500 нс и связаны с резким возрастанием флуктуаций
плотности вещества. Это может происходить при разрушении
первичной структуры образца, а затем и при формировании вторичных
частиц -- продуктов реакции (для данного состава ВВ это частицы
алмаза).
стр.
| 
