КРИТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ИНИЦИИРОВАНИЯ РЕАКЦИИ В ТЭНЕ ПРИ ЛАЗЕРНОМ НАГРЕВЕ СВЕТОПОГЛОЩАЮЩИХ НАНОЧАСТИЦ
А.В. Каленский1, Н.В. Газенаур1, А.А. Звеков2, А.П. Никитин2
1Кемеровский государственный университет, 650000 Кемерово
kriger@kemsu.ru
2Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН, 650000 Кемерово
Ключевые слова: тэн, наночастицы металлов, модель теплового взрыва, оптический детонатор, PETN, metal nanoparticles, thermal explosion model, optical detonator
Страницы: 107-117
Аннотация
Проведено исследование микроочаговой модели лазерного инициирования энергетических материалов. Рассчитаны зависимости критической плотности энергии и температуры очага реакции в пентаэритриттетранитрате (тэн) от радиуса наночастиц 12 металлов при длительности импульса на полувысоте 14 нс. Получено, что при радиусах наночастиц порядка 10 нм критическая плотность энергии стремится к определенному значению, не зависящему от теплоемкости металла. Это связано с уменьшением отношения объема наночастицы к объему прогреваемого слоя тэна, что приводит к преимущественному расходу энергии импульса на нагрев матрицы. Показано, что критическая температура очага зависит как от длительности импульса, так и от радиуса наночастицы. Получены аналитические выражения для зависимостей критических параметров инициирования реакции от радиуса и теплоемкости металлических наночастиц и для зависимости критической температуры очага от длительности импульса. Обнаружен инвариант, связывающий критическую плотность энергии и характерное время развития реакции. Результаты работы необходимы для оптимизации состава капсюля оптического детонатора.
DOI: 10.15372/FGV20170213 |
