КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 23-22-00051
НазваниеИсследование эффекта ударно-индуцированного “пыления” в динамических процессах
Руководитель Огородников Владимир Александрович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" , Нижегородская обл
Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-206 - Высокие давления
Ключевые слова Ударные волны, разгон лайнеров, сжимаемость газов, засорение газа, ударно-индуцированное «пыление», термоядерное зажигание
Код ГРНТИ29.27.25
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Для термоядерного воспламенения ДТ-смеси её необходимо нагреть до высокой температуры и сжать до большой плотности, что может быть в принципе реализовано, например, при цилиндрическом или сферическом сжатии газа металлическим лайнером и отраженной от геометрического центра устройства ударной волной (УВ).
Предпринимались попытки решить эту задачу при использовании таких источников энергии, как: химические взрывчатые вещества (ГДТС), лазерное излучение (ЛТС), пучки заряженных частиц (ИТС) и магнитное поле (МАГО). Однако её решение до сих пор в полной мере не найдено и связано с влиянием на процесс сжатия ряда причин и эффектов: наличием источников начальных возмущений, асимметрией схождения, неустойчивостью и турбулентным перемешиванием, засорением газовой смеси частицами материала окружающего её лайнера при выходе на его внутреннюю поверхность УВ.
Выброс частиц с внутренней поверхности металлических лайнеров или эффект ударно-индуцированного «пыления» был обнаружен и частично исследован еще в 50х годах прошлого столетия в ядерных центрах России (Саров) и США (Лос Аламос). Однако в России полученные результаты не были опубликованы вплоть до 1998г. Широкая публикация материалов по ударно-индуцированному «пылению» в печати началась в начале 2000х годов. Этому способствовало появление современной высокоточной аппаратуры и большого спектра вновь созданных измерительных методик.
Однако, если сегодня качественная картина и ряд характеристик эффекта, связанных с интегральными величинами: плотностью, массой и скоростью потока частиц известны, то количественные характеристики распределения этих и других величин исследованы мало. В частности, требуют более детального исследования такие характеристики потоков частиц как, распределение частиц в потоке по размерам и скоростям, распределение плотности и массы в направлении движения потока, в том числе, в зависимости от структуры, физико-механических характеристик и фазового состояния материала лайнера, наличия газа перед лайнером и давления в нем. Это препятствует построению физически обоснованных моделей, используемых для описания многих динамических процессов, где возможно проявление эффекта ударно-индуцированного «пыления». Отмеченные обстоятельства и определяют актуальность данного проекта.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Огородников В.А., Ерунов С.В., Панов К.Н., Чудаков Е.А., Блинов И.А., Георгиевская А.Б., Замыслов Д.Н., Фарин И.Р.
Характеристики «пылевых» потоков с поверхности лайнеров из меди и свинца при выходе на нее одной или последовательно двух ударных волн
Письма в ЖЭТФ, Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023. № 9-10 (5). Т. 117. С. 746-753. (год публикации - 2023)
10.1134/S0021364023601203
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Эффект ударно-индуцированного «пыления» – это выброс частиц со свободной поверхности (СП) металлического лайнера (пластины, оболочки) потока частиц при выходе на нее ударной волны (УВ). Основным источником выброса частиц являются микронеровности (шероховатость) на СП, которая приводит к микрокумуляции с СП, с последующим распадом микроструй на частицы. Эффект зависит от многих факторов: величины микронеровностей (амплитуды и длины волны), интенсивности УВ, фазового состояния материала, наличия газа перед СП и давления в нем. Необходимо иметь физически обоснованную модель описания эффекта «пыления» с учетом вышеперечисленных факторов, для того чтобы частично либо полностью исключить данное явление.
В результате проведенной работы получены новые данные по исследованию эффекта ударно-индуцированного «пыления» с использованием синхротронного излучения (Е=15кэВ) и метода лазерного гетеродин-интерферометра впервые получены новые экспериментальные данные о формировании и движении, при начальных скоростях ~ 3-4 км/с, в вакууме (Р = 10^3) или азоте (Р = 10^5 и Р = 8·10^5 Па), малоплотных (ρ = 1-100 мг/см^3) ударно-индуцированных потоков частиц, выбрасываемых с СП лайнеров, находящихся в жидком (олово) или твердом (медь) состояниях.
Подтверждено заметное качественное и количественное различие в распределении плотности в направлении движения потока частиц, выбрасываемых с СП лайнеров из олова и меди, первые из которых плавятся на УВ и не обладают прочностью. Потоки частиц из олова однородные с нарастающей плотностью в направлении к СП и состоят из более мелких частиц, а потоки частиц из меди имеют менее регулярное распределение плотности в направлении движения, в которых наблюдаются отдельные крупные фрагменты. При взаимодействии потоков частиц из олова с газом происходит дополнительное дробление частиц и более быстрое их торможение. Для потоков частиц из меди такое не наблюдаются.
Обнаружен эффект подавления в формировании и развитии ударно-индуцированных потоков частиц при увеличении давления газа перед СП лайнеров.
Разработан и внедрен мобильный голографический комплекс, позволяющий получать голограммы с полем обзора ~ 20 мм и глубиной резкости более 20 мм с частицами размером менее 10 мкм, движущимися со скоростями ~ 2 км/с.
Публикации
1. Антипов М.В., Ерунов С.В., Федосеев А.В., Огородников В.А., Замыслов Д.Н., Чудаков Е.А. Регистрация ударно-индуцированных потоков частиц методом импульсной осевой голографии ЖУРНАЛ “ФИЗИКА ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА” СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РАН (год публикации - 2024)
2. Антипов М.В., Ерунов С.В., Замыслов Д.Н., Огородников В.А., Полшков Д.А., Федосеев А.В., Чудаков Е.А Исследование ударно-индуцированных потоков частиц олова и меди в вакуумированной и газовой средах с помощью синхротронного излучения ЖУРНАЛ “ФИЗИКА ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА” СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РАН (год публикации - 2024)
Возможность практического использования результатов
Созданный в процессе выполнения голографический комплекс может быть использован для получения распределений частиц по размерам ( ≤ 10 мкм) и скоростям в малоплотных (ρ ≤ 10 мг/см^3) высокоскоростных потоках ( ≥ 1кмс) в не исследуемой ранее области. Полученные в проекте результаты могут быть использованы для получения информации о чистоте термоядерной смеси в перспективных энергетических установках.