Взрываются-bridgewire Детонатор ( ЭЛС , также известный как взрываются провод детонатора ) представляет собой тип детонатора используется для инициирования детонации реакции в взрывчатых материалов , сходных с капсюль - детонатор , поскольку она обжигают с помощью электрического тока. В электронно-лучевых аппаратах используется иной физический механизм, чем в капсюлях-детонаторах, они используют больше электричества, которое доставляется гораздо быстрее, и взрываются с гораздо более точным временем после подачи электрического тока с помощью метода взрыва проволоки . Это привело к их повсеместному использованию в ядерном оружии . [1]
Слэппер-детонатор является более недавним развитием вдоль подобных линий.
История [ править ]
EBW был изобретен Луисом Альваресом и Лоуренсом Джонстоном для бомб типа « Толстяк» Манхэттенского проекта во время их работы в Национальной лаборатории Лос-Аламоса . В детонаторах EBW Fat Man модели 1773 использовалась необычная, высоконадежная детонаторная система с двумя «рогами» EBW, прикрепленными к одному ускорительному заряду, который затем запускал каждый из 32 единиц взрывчатых линз. [2] [3]
Описание [ править ]
EBW были разработаны как средство одновременного взрыва нескольких зарядов взрывчатого вещества, в основном для использования в ядерном оружии на основе плутония, в котором плутониевый сердечник (называемый ямой ) сжимается очень быстро. Это достигается с помощью обычных взрывчатых веществ, равномерно размещенных вокруг котлована. Имплозия должна быть высокосимметричной, иначе плутоний просто выбрасывается в точках низкого давления. Следовательно, детонаторы должны иметь очень точное время.
Электронно-лучевая сварка состоит из двух основных частей: отрезка тонкого провода, контактирующего со взрывчатым веществом, и высоковольтного сильноточного источника электричества с низким сопротивлением ; он должен надежно и постоянно подавать быстрый пусковой импульс. Когда провод подключается к этому напряжению, образующийся сильный ток плавится, а затем испаряет провод за несколько микросекунд. В результате шок и тепло инициируют взрывчатое вещество . [1]
.jpg/440px-HD.4G.053_(10540204545).jpg)
.jpg){kind=link}
Этим объясняются тяжелые кабели, которые можно увидеть на фотографиях Троицкого « Гаджета »; Для высоковольтных кабелей требуется хорошая изоляция, и они должны были обеспечивать большой ток с небольшим падением напряжения, чтобы ЭЛС не достигала фазового перехода достаточно быстро.
Точная синхронизация EBW достигается за счет использования детонатором прямых физических воздействий испарившейся перемычки для инициирования детонации в бустерном заряде детонатора. При достаточно высоком и хорошо известном значении электрического тока и напряжения время испарения мостовой проволоки является как чрезвычайно коротким (несколько микросекунд), так и чрезвычайно точным и предсказуемым (стандартное отклонение времени до детонации всего несколько десятков наносекунд) .
Обычные капсюли-детонаторы используют электричество для нагрева перемычки, а не для ее испарения, и это нагревание затем вызывает детонацию основного взрывчатого вещества. Неточный контакт между перемычкой и первичным взрывчатым веществом изменяет скорость нагрева взрывчатого вещества, а небольшие электрические колебания в проводе или выводах также изменяют скорость его нагрева. Процесс нагрева обычно занимает от миллисекунд до десятков миллисекунд для завершения и инициирования детонации в первичном взрывчатом веществе. Это примерно в 1000–10 000 раз дольше и менее точно, чем при электронно-лучевой сварке.
Использование в ядерном оружии [ править ]
Поскольку взрывчатые вещества взрываются обычно со скоростью 7-8 километров в секунду, или 7-8 метров в миллисекунду, задержка в 1 миллисекунду при взрыве от одной стороны ядерного оружия к другой будет больше, чем время, необходимое для взрыва, чтобы пересечь оружие. . Временная точность и постоянство EBW (0,1 микросекунды или меньше) примерно соответствуют времени, достаточному для того, чтобы детонация сместилась максимум на 1 миллиметр, а для наиболее точных коммерческих EBW это составляет 0,025 микросекунды и примерно 0,2 мм изменение детонационной волны. Это достаточно точно для применений с очень низкими допусками, таких как взрывные линзы ядерного оружия .
В США, в связи с их обычным использованием в ядерном оружии, эти устройства находятся под контролем органов ядерного контроля в каждом штате в соответствии с Руководством по экспорту ядерных материалов, оборудования и технологий. EBW включены в Список боеприпасов США , и экспорт строго регулируется. [4]
Гражданское использование [ править ]
EBW , которые нашли применение за пределы ядерного оружия, такие как Titan IV , [5] безопасности сознательных применений , где паразитных электрические тока , может детонировать нормальные капсюли, а также приложения , требующие очень точное время для множественнога точки коммерческих взрывных работ в шахтах или карьерах. [6] Детонаторы EBW намного безопаснее, чем обычные электрические детонаторы, потому что в отличие от обычных детонаторов EBW не имеют первичного взрывчатого вещества. Первичные взрывчатые вещества, такие как азид свинца , очень чувствительны к статическому электричеству, радиочастоте, ударам и т. Д.
Механизм работы [ править ]
Мостиковая проволока обычно изготавливается из золота , но также можно использовать платину или сплавы золота с платиной. Наиболее распространенный размер коммерческой проволоки составляет 0,038 мм (1,5 мил ) в диаметре и 1 мм (40 мил) в длину, но могут встречаться длины от 0,25 до 2,5 мм (от 10 мил до 100 мил). Из доступных взрывчатых веществ только тэн с низкой плотностью может быть инициирован достаточно слабым ударом, чтобы его можно было использовать в коммерческих системах в качестве части инициатора EBW. Он может быть связан с другим взрывным усилителем , часто с таблеткой тетрила , гексогеном или какой-либо АТС (например, АТС 9407). Детонаторы без такого ускорителя называютсядетонаторы первичного прессования (детонаторы ПД).
Во время инициирования проволока нагревается проходящим током до тех пор, пока не будет достигнута температура плавления. Скорость нагрева достаточно высока, чтобы жидкий металл не успевал стекать и нагревается дальше, пока не испарится. Во время этой фазы электрическое сопротивление сборки мостовидного протока возрастает. Затем в парах металла образуется электрическая дуга , приводящая к падению электрического сопротивления и резкому росту тока, быстрому дальнейшему нагреву ионизированного пара металла и образованию ударной волны . Чтобы добиться плавления и последующего испарения проволоки за время, достаточно короткое для создания ударной волны, требуется скорость нарастания тока не менее 100 ампер в микросекунду.
Если скорость нарастания тока ниже, мост может загореться, что может вызвать дефлаграцию гранулы тэна, но не вызовет детонацию. ТЭН-содержащие ЭЛС также относительно нечувствительны к разряду статического электричества. Их использование ограничено диапазоном термической стабильности тэна. Шлепковые детонаторы , которые могут использовать гексанитростильбен высокой плотности , могут использоваться при температурах до почти 300 ° C (572 ° F) в средах от вакуума до высокого давления. [7]
Система стрельбы [ править ]
EBW и ударный детонатор являются самыми безопасными из известных типов детонаторов, так как только очень сильноточный быстрорастущий импульс может успешно запустить их. Однако они требуют громоздкого источника питания для требуемых скачков тока. Чрезвычайно короткое время нарастания обычно достигается за счет разряда высоковольтного конденсатора с низкой индуктивностью , высокой емкости (например, масляного, майларового или керамического) через подходящий переключатель ( искровой разрядник , тиратрон , критрон и т. Д.) .) в перемычку. Очень грубое приближение для конденсатора - это номинал 5 киловольт и 1 микрофарад, а пиковый ток находится в диапазоне от 500 до 1000 ампер. [1] Высокое напряжение может генерироваться с помощьюГенератор Маркса . Низко сопротивление конденсаторы и низкоомные коаксиальные кабели необходимы для достижения необходимой текущей скорости нарастания.
Генератор сжатия потока является одной альтернативой конденсаторов. При срабатывании он создает сильный электромагнитный импульс , который индуктивно вводится в одну или несколько вторичных катушек, соединенных с проводами моста или фольгой шлепка. Конденсатор с низкой плотностью энергии, эквивалентный компрессионному генератору, будет размером примерно с банку с газировкой. Энергии в таком конденсаторе будет 1 / 2 · C · V 2 , который для упомянутого выше конденсатора 12,5 Дж (Для сравнения, дефибриллятор поставляет ~ 200 Дж от 2 кВ и , возможно , 20 мкФ. [8] Импульсная вспышка в одноразовой камере обычно составляет 3 Дж от конденсатора на 300 В емкостью 100 мкФ.)
В бомбе деления такая же или подобная схема используется для питания нейтронного триггера , первоначального источника нейтронов деления .
См. Также [ править ]
- Конструкция ядерного оружия - оружие имплозивного типа
- Последовательность запуска
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Купер, Пол В. (1996). «Взрывающиеся мостовые детонаторы». Взрывчатая техника . Wiley-VCH. С. 353–367. ISBN 0-471-18636-8.
- ^ Костер-Маллен, Джон (2002). «Глава 5: Толстяк». Атомные бомбы: Совершенно секретная внутренняя история Маленького мальчика и Толстяка . Джон Костер-Маллен. С. 59–66, 218–220. OCLC 51283880 . ASIN B0006S2AJ0.
- ^ "История технических тем 05-93 RISI Industries" (PDF) . RISI Industries. Май 1993. Архивировано из оригинального (PDF) 6 октября 2011 года . Проверено 14 июля 2017 года .
- ^ RISI технические темы 11-92 ATF Лицензии Заархивированные 2007-02-26 в Wayback Machine , доступ26 декабря 2008
- ^ [1]
- ^ Teledyne РИСИ - Выбор правой ЭЛС Detonator в архив 2009-01-06 в Wayback Machine , доступ дек 26, 2008
- ^ Купер, Пол В. (1996). «Глава 4.5. Взрывающиеся мостовые детонаторы». Введение в технологию взрывчатых веществ . Wiley-VCH. ISBN 978-0471186359.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 13 августа 2011 года . Проверено 17 мая 2011 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
Внешние ссылки [ править ]
- Элементы конструкции оружия деления, раздел 4.1.6.2.2.6
