Моделирование инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

0046098УЬ

ДУГИНОВ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНИЦИИРОВАНИЯ ТЭНА ЛАЗЕРНЫМ И ЭЛЕКТРОННЫМ ИМПУЛЬСАМИ

Специальность 02.00.04. - "Физическая химия"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

-7 0КТ 2010

Кемерово-2010

004609896

Работа выполнена на кафедре теоретической физики ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Хансфт Александр Вклливич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Адуев Борис Петрович

доктор физико-математических наук, доцент Каленскнй Александр Васильевич

Ведущая организация ГОУ ВПО, Национальный исследовательский

Томский политехнический университет, (г.Томск)

Защита диссертации состоится « 15 » октября 2010 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.088.03 при ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет» по адресу: 650043, г. Кемерово, ул. Красная, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Автореферат разослан ОЦ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.088.03 доктор физико-математических наук, профессор

Кречетов А.Г.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В последние годы возобновился интерес к изучению инициирования конденсированных взрывчатых веществ (ВВ), пиротехнических составов на их основе и твердых ракетных топлив лазерным и электронным импульсами. Этот интерес возник, во-первых, в связи с возросшими возможностями современной аппаратуры для регистрации и получения информации о быстропротекающих процессах, происходящих в энергетических материалах в индукционном периоде, таких, например, как импульсная люминесценция, импульсная проводимость, а также свечение и проводимость плазмы, образующиеся в момент взрыва. Эти данные необходимы для разработки механизма инициирования энергетических материалов, для изучения гидродинамики разлета, образующейся во время взрыва плазмы. Во-вторых, это связано с тем, что лазеры стали применять для детонации взрывчатых веществ в так называемых светодетонаторах, помехозащищенность которых намного больше, чем у электродетонаторов.

Наиболее интенсивно в последние годы изучается инициирование тетра-нитропентаэритрита (ТЭН) лазерным и электронными пучками в Кемеровском государственном университете и Томском политехническом университете. ТЭН является высокобризантным ВВ, имеющим обширное практическое применение в ряде технических и прикладных задач. Использование данного ВВ на практике требует детального изучения процесса его инициирования: мощное импульсное излучение лазера, импульс электронов, удар или нагрев. Существует несколько точек зрения на процесс инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами, основными из которых являются тепловой взрыв и электрический пробой. Следовательно, выяснение механизма инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами является актуальной задачей.

Моделирование инициирования ТЭНа лазерным импульсом проводилось примерно тридцать лет назад. Однако в данных работах не учитывалась возможность зависимости коэффициента поглощения от температуры, влияние термоупругих напряжений, возникающих в кристалле при импульсном нагреве на порог инициирования. К тому же инициирование ТЭНа производят через прозрачную подложку (лазерное стекло), а это не учитывалось в данных работах при численном моделировании. Моделирование инициирования ТЭНа электронным импульсом не проводилось вообще.

Учет зависимости коэффициента поглощения от температуры, влияние термоупругих напряжений на энергию активации химической реакции приводит к образованию обратной связи в механизме зажигания и инициирования конденсированных ВВ. Эта обратная связь может быть как положительной, так и отрицательной, что позволяет направленно регулировать чувствительность ВВ к воздействию лазерного или электронного импульса.

В силу сложности и неизвестности химических процессов, протекающих в органических ВВ при воздействии лазерного или электронного импульсов, первым шагом на пути исследования является модель инициирования ВВ с реакцией нулевого порядка, в которой будет учитываться обратная связь в виде зави-

симосги коэффициента поглощения от температуры, термоупругие напряжения, а также плавление. Сама по себе эта задача уже является достаточно сложной.

Целью настоящей работы явилось проведение систематических численных исследований по инициированию ВВ лазерным и электронным импульсами, выяснением роли плавления, термоупругих напряжений, подложки, зависимости коэффициента поглощения от температуры, а также радиуса светового пучка на порог инициирования.

Для достижения цели работы потребовалось решить следующие задачи:

1. Получить аналитические критерии для оценки порога зажигания ВВ коротким лазерным импульсом с учетом диаметра светового пучка, плавления и зависимости коэффициента поглощения от температуры;

2. Разработать комплекс программ для решения задач зажигания конденсированных ВВ лазерным и электронным импульсами с учетом плавления, термоупругих напряжений и учета зависимости энергии активации от упругих напряжений.

Научную новизну работы составляют:

1. Критерий зажигания конденсированных ВВ коротким лазерным импульсом, учитывающий влияние диаметра светового пучка, зависимость коэффициента поглощения от температуры и плавление ВВ на порог инициирования;

2. Роль термоупругих напряжений при инициировании ВВ лазерным импульсом через подложку;

3. Размерный эффект - зависимость времени задержки инициирования ВВ электронным импульсом от толщины кристалла;

4. Порог инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами определяется экзотермической реакцией нулевого порядка.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Критерий зажигания конденсированных взрывчатых веществ коротким лазерным импульсом учитывающий диаметр светового пучка, плавление и зависимость коэффициента поглощения от температуры;

2. Влияние термоупругих напряжений на инициирование ВВ лазерным импульсом через прозрачную подложку;

3. Влияние термоупругих напряжений на время задержки инициирования ВВ электронным импульсом;

4. Порог инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами определяется тепловой моделью с реакцией нулевого порядка.

Научная и практическая значимость работы. Показано, что при инициировании ВВ лазерным импульсом термоупругие напряжения, проходя через границу раздела подложка - ВВ, влияют на энергию активации экзотермической реакции и как следствие на порог инициирования.

Критерии инициирования ВВ с температурой плавления ниже температуры зажигания коротким лазерным импульсом может быть использован на практике.

Комплекс программ, разработанный для решения системы уравнений связанной термоупругости, может быть использован для моделирования процессов зажигания и распространения термоупругих волн, и для других конденсированных взрывчатых веществ.

Достоверность научных положений, полученных результатов и выводов, достигается установлением границ полученных формул и использованием апробированных и хорошо зарекомендовавших себя численных методов. Полученные результаты находятся в удовлетворительном качественном и количественном согласии с имеющимися экспериментальными данными.

Личный вклад. Постановка задачи и определение направлений исследования были проведены совместно с научным руководителем. Разработка программного обеспечения и проведение численных расчетов проведено автором. Результаты численного моделирования обсуждались непосредственно с научным руководителем. В работах, опубликованных с соавторами, автору принадлежат результаты, сформулированные в защищаемых положениях и выводах.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: 10-ой международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово,

2007); Energetic Materials: 38th , 39ft, 40th International Annual Conference of ICT (Karlsruhe, Federal Republic of Germany, 2007, 2008, 2009); Хаос и структуры в нелинейных системах, теория и эксперимент (Казахстан, Астана, 2008); X Международной школе-семинаре «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (Барнаул, 2008); VI Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (Томск, 2008); 9th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows (Томск, 2008); VI Международной научной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, 2008); XIV Симпозиуме по горению и взрыву (Черноголовка, 2008); The 3rd International symposium on Energetic Materials and their Applications (Tokyo, Japan,

2008); Всероссийской научно-практической конференции «Исследования и достижения в области теоретической и прикладной химии» (Барнаул, 2008, 2009); конференции «Современные проблемы химической и радиационной физики» (Москва, 2009); Conference on Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materials (Republic of Kazakhstan.- Astana); Современная баллистика и смежные вопросы механики: Всероссийская научная конференция, посвященная 100 - летаю со дня рождения профессора М.С. Горохова - основателя Томской школы баллистики. (Томск, 2009).

Публикации: по теме диссертации опубликованы 23 работы, в том числе 4 статьи опубликованы в российских научных журналах из списка ВАК.

Работа выполнялась в соответствии с планами НИР Кемеровского государственного университета по заданию федерального агентства образования №2.9.08 «Исследование колебательного и электронного строения, фазовых переходов в рядах алмазоподобных полупроводников, термодинамически лабильных и суперионных диэлектриках, наноструктурах на их основе» (2008-2012

гг.) и программой «Развитие научного потенциала высшей школы» №2.1.1/1230,2009-2010 гг.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, а также списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 118 страниц текста и содержит 6 таблиц, 65 рисунков. Библиографический список включает 131 наименование.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, определены научная новизна полученных результатов и их практическая значимость, представлены защищаемые положения, достоверность и апробация работы.

В первой главе приведен литературный обзор, в котором рассмотрены те-плофизические и кинетические параметры ТЭНа, его механические и оптические свойства. Рассмотрены экспериментальные результаты по инициированию ТЭНа лазерным импульсом, а также система: прозрачная подложка - ТЭН. Приведены экспериментальные результаты по инициированию ТЭНа электронным импульсом наносекундной длительности. Порог инициирования ТЭНа электронным импульсом составляет порядка 15 Дж/см2 [1-3].

Во второй главе проведено численное моделирование инициирования конденсированного ВВ лазерным импульсом. Рассмотрено влияние зависимости коэффициента поглощения от температуры на критическую энергию зажигания конденсированного вещества лазерным импульсом, а также плавление вещества. Расчеты проведены при различных радиусах лазерного пучка и длительности лазерного импульса. Получен приближенный критерий инициирования конденсированного вещества коротким лазерным импульсом с учетом плавления, зависимости коэффициента поглощения от температуры и диаметра светового пучка.

В первом разделе решено численно уравнение теплопроводности в цилиндрической системе координат с учетом зависимости коэффициента поглощения от температуры и гауссовым распределением интенсивности по сечению пучка:

с 8Т -}(1 5 | д2?Л

Здесь X, с- коэффициент теплопроводности и теплоемкость вещества; р -плотность вещества; q, К0, Е - тепловой эффект реакции, предэкспонент и энергия активации скорости разложения, соответственно; kB- постоянная Больцмана; R- коэффициент отражения; г0 - характерный радиус гауссова пучка; /0(/) - плотность потока энергии в центре пучка. Внешний теплоотвод не учитывался. Полагалось, что длительность лазерного импульса и время задержки зажигания значительно меньше времени внешнего теплоотвода.

Получен критерий зажигания ВВ коротким лазерным импульсом с учетом зависимости коэффициента поглощения от температуры:

+ a(l-ß)/0(/)exp -jadz'-^j

\ о

£

+ qK0 ехр| -уТ)

О)

£

z,gK0exp| -

квТт у

F(y)[l-pAr„/(aF(y))]

4 z, a + -t

(2)

a^Xl-fl) 2

где /-, и г, - радиус и толщина реакционного объема; Тт - температура поверхности ВВ. Здесь ^(г) = (1 + У)/(1-у7-0/ДГт); р = 8а(Тт)/дТ' y = kBTJE; А Tm=Tm-T0.

Результаты численного расчета зависимости критической плотности энергии ^'зажигания ВВ от радиуса пучка лазерного импульса приведены на рис. 1 (кривые 1 - 3). Аппроксимация зависимости коэффициента поглощения от температуры выбрана линейной: a = a0 -Р(Г-ЗОО) см-1. Видно, что если а зависит от Г, то в случае р>0 (кривая 3) критическая плотность энергии лазерного импульса уменьшается, а зависимость ее от радиуса пучка становится более пологой относительно кривой (1). В случае р<0 (кривая 2) W наоборот увеличивается, а зависимость W' от радиуса пучка становится более резкой.

На рис.1 изображены результаты расчета критической плотности энергии лазерного импульса по формулам (2), (36) (точки 4 - 6). Как видно из данного рисунка, результаты расчетов W' по формулам и численно достаточно хорошо совпадают.

Во втором разделе решено численно уравнение теплопроводности с учетом плавления ВВ:

Здесь #у - скрытая теплота плавления.

На рис.2 представлены результаты расчета динамики температуры ДГЛ. на поверхности ВВ (г = г = 0) вблизи порога зажигания при воздействии лазерного импульса длительностью 40 не и радиусом светового пучка /-„=10"' см. «Полочки» на рис.2 при Д7'у = 113 К обусловлены плавлением ВВ.

На рис.3 приведены результаты расчета зависимости критической плотности энергии лазерного импульса длительностью т,- = 40 не от радиуса пучка с учетом плавления (кривая 2). Как видно из сравнения двух кривых (рис.3), плавление повышает критическую плотность энергии инициирования ВВ. Из закона сохранения энергии получено выражение для расчета критической плотности энергии лазерным импульсом, в котором Тт вычисляется из решения трансцендентного уравнения (2):

«(1-Я) a(l - R)

И'*,Ж*,Дж/см-

юоп л Г,,К

lg(//T,)

Рис.1. Влияние радиуса светового пучка лазерного Рис.2. Зависимость температуры по-

импульса на критическую плотпость энергии зажигания ВВ при различных зависимостях коэффициента поглощения от температуры: кривые 1, 2, 3, численное решение уравнения (1), точки 4, 5,

верхности образца в начале координат от времени при W = 16.3 (1), 16.4 (2) и 16.5 Дж/см2 (3).

6 - расчет по критерию (2,4 - р = -0,1 1, 5- Р = 0;3,6- 3 = 0,1 см"1-К"1).

-1.1--'-

На рис.4 представлены результаты расчета пороговой энергии (£* = кг^У') инициирования ТЭНа по формулам (2), (4). Как видно из рис.4, результаты расчетов согласуются с экспериментом [3] при а =0.065 см"'. 2

Рис.3. Влияние радиуса светового пучка лазерного импульса на критическую плотность энергии зажигания ВВ: кривая 1 -без учета плавления, кривая 2-е учетом плавления, ■ - расчет по критерию.

150

100

50

Е. Дж

0.00 0,25 0,50 г,„мм

Рис.4. Влияние радиуса светового пучка лазерного импульса на критическую энергию инициирования ТЭНа: линия -расчет (а = 0.065(1); 0.1 см"1 (2)), точки -эксперимент [3].

В третьей главе проведено численное моделирование зажигания конденсированного ВВ лазерным импульсом на основе решения системы уравнений связанной термоупругости при а = 150 см'1. Рассмотрено влияние активацион-ного объема, испарения, плавления, а также кварцевой подложки, прикрывающей ВВ, на порог инициирования.

В первом разделе численно решено одномерное уравнение теплопроводности

рс^ = + Зо,ЛТ0 а(1 - Л)/(0ехр(-са) + дК0 ехр—Л-о! дх . о! V ,кв1)

совместно с волновым уравнением для термоупругих напряжений

2 д2а дга . „ д2Т

с;—^---=- = Зос,л—т-.

' дх2 д1г ' 812

Уравнения решались при следующих начальных и граничных условиях:

да

5Т

Т(*,О)=Г0, а(*,0) = о(Л,/) = 0, -X—-

дх

. , дТ дх

= 0,— 81

0, о(0,/) =-Р.

г=0

Здесь: А - толщина образца; )г — поток испаряющихся частиц с поверхности ВВ; £ - теплота испарения; с, - адиабатическая скорость звука; а=ах - напряжение вдоль нормали к поверхности; К - модуль всестороннего сжатия; а,

- коэффициент линейного расширения; р - давление испаряющихся частиц; е

- деформация твердого тела.

Зависимость энергии активации экзотермической реакции задавалась в виде линейной функции от упругого напряжения: Е(х,1) = Еа +а(х,/)ДК*, где Еа -

энергия активации термического разложения ВВ при с = 0; ЛV*- активацион-ный объем.

Согласно обобщенному закону Гука в твердом теле также возникают поперечные термоупругие напряжения.

= = <*а = Х.,Ев - За, К(Г - Т0), где А., - коэффициент Ламэ. В работе вычислялась х-компонента деформации твердого тела и смещение частиц:

* = = Л Ь + 3аМТ-?;,)], и(х) = \£(х)с1х.

О

Динамическое давление испаряющихся молекул ВВ вычислялось по формуле р = ти1]1, где т - масса молекул; и5 - скорость испаряющихся с поверхности твердого тела молекул; у, = у0 ехр(- 1/квТ).

На рис.5 приведена динамика распределения продольных термоупругих напряжений при допороговой плотности энергии лазерного импульса, равной IV = 10 Дж/см2. Как видно из рис.5, в начальный момент времени возникают напряжения сжатия (ст<0), которые, двигаясь в правую часть образца, переходят в волны растяжения (сг>0). Далее волна растяжения двигается обратно и переходит в волну сжатия.

На рис.6 приведены результаты расчета смещения тыльной поверхности образца при разных длительностях лазерного импульса. Смещение тыльной поверхности носит колебательный характер. Период колебаний зависит от. толщины кристалла г = 2к!с,. При Л = 1 мм период т и 860 не.

0,5 х/к

Рис.5. Динамика распределения нормальных термоупругих волн напряжения по толщине кристалла.

Длительность лазерного импульса влияет на форму акустического сигнала (рис.6). Чем больше длительность лазерного импульса, тем больше происходит «расплывание» акустического сигнала и меньше его амплитуда. «Расплывание» акустического сигнала обусловлено диффузией тепла из зоны поглощения. Увеличение длительности лазерного импульса приводит также и к уменьшению амплитуды термоупругих напряжений и деформаций.

Во втором разделе при решении системы уравнений связанной теплопроводности учитывалось плавление ВВ:

лдТ ^д2Т , __ 5е ......... „ ( Е

— = Х—г- + 3а.КТа — [д( дх2 ' "а

0 1 2 МО'6, с

Рис.6. Влияние длительности лазерного импульса на форму акустического сигнала: т,. = 40 (I), 200

(2), 400 не (3), Ж = 10 Дж/см2.

р[с + Н,Ь{Т-Т,)]^ = + За,КТ0^ + а(1 -Л)/(/)ехр(-шс) + ЯК0 ехр - ^ ?

2 д а д2а , „д2Т с5 —---- = За,К — .

дх2 д12 дГ

На рис.7 приведена динамика распределения продольных термоупругих напряжений при допороговой плотности энергии лазерного импульса. Плавление искажает динамику распределения волн напряжения и деформации.

а-10", Па

/.=2,5-10 с

Л=7-10*7С

к/ ' х/Л

Рис.7. Динамика распределения нормальных термоупругих волн напряжения по длине кристалла при = 15 Дж/см2.

В третьем разделе рассмотрена роль подложки при инициировании ВВ лазерным импульсом.

Для этого решалась численно система уравнений связанной термоупругости как для подложки, так и для ВВ с соответствующими граничными условиями (индекс 1 - подложка, 2 - ВВ):

у1

~ = —+ Зад^ТЬ-

С1Р1

2 д2щ д2щ _ За,]^) дТ\

81

&2 &2 Р1

дх1

дхд!

■Я)/( 1)е-

дх

2 д2и2 д2Ы2 _ За,2^2 дТ2

дх2 &2 Р2 & ' Численное моделирование инициирования ВВ через кварцевую подложку проводилось при различных плотностях энергии лазерного импульса. Как видно из рис.8, напряжение при наличии подложки на левой границе не равно нулю. Изменение температуры на границе раздела подложка - ВВ носит колебательный характер (рис.9 и 10). Появление «зазубринок» на температурных зависимостях обусловлено тем, что в системе связанных уравнений термоупругости имеется обратная связь. Волны напряжения, проходя через гетеросистему, влияют на экзотермическую реакцию, скорость которой максимальна вблизи границы раздела подложка - ВВ. Причем порог инициирования снижается не зависимо от знака активационного объема.

/(=4.810"7с

Рис.8. Динамика распределения волн напряжения по длине кристалла при V? -15 Дж/см

0 2 4 л мкс

Рис.9. Зависимость температуры на границе раздела подложка - ВВ от времени при воздействии лазерного импульса с плотностью энергии IV = 17,5 Дж/см2 и ДК'=0 (1),

4-Ю-10 (2),

4-Ю"10 эВ/Па(3).

о 1 2 3 4 (, мкс Рис.10. Зависимость температуры на границе раздела подложка - ВВ от времени при воздействии лазерного импульса с плотностью энергии Ш = 15 (1), 18 (2), 19 (3) Дж/см2 и ДК* =0.

-0.02 (1,00 0,02 0,04 хЛ

Рис.11. Распределение температуры на границе ВВ - подложка при воздействии лазерного импульса с №" = 15 Дж/см2: / — 5.15-Ю-7 (1), 5-КГ6 с(2).

Рис.12. Влияние длительности лазерного импульса на форму акустического сигнала: т, = 40 (1), 400 не (2) (IV = 15 Дж/см2, ДК*=0).

Согласно рис.11, основной теплоотвод из ВВ происходит в подложку. Это приводит с одной стороны к повышению порога инициирования, а с другой стороны к уменьшению времени задержки инициирования.

На рис.12 приведены результаты расчета смещения задней стенки (акустический сигнал) ВВ при плотности энергии лазерного импульса IV = 15 Дж/см2 и различных длительностях лазерного импульса. Как видно рис.12, чем больше длительность импульса, тем сильнее акустический сигнал смещается вправо.

В четвертой главе проведено численное моделирование инициирования ТЭНа электронным импульсом. Решалась система уравнений связанной термоупругости с соответствующими начальными и граничными условиями:

о[с + Нгф = + За, КТС

дг А(х)

5/ дх2 • а'

Я„

I (0 + яК0 ехр

ч Уд1т ~д12~'

2д2с д7с

с> дх1 а2:

где А - толщина образца; Яе - эффективная длина линейного пробега электрона; К(х) — распределение плотности поглощенной энергии электронного пучка.

На рис.13 представлены результаты расчета температуры в области поглощения электронного пучка. На рис.14 приведены результаты расчета зависимости температуры в области максимума поглощения электронного пучка от времени при различных плотностях энергии и АУ* = 0. Появление «ступенек» на кривых распределения температуры обусловлено плавлением кристалла.

дг.к

0,5

л/А

Рис.13. Распределение температуры в образце Рис.14. Влияние плотности поглощенной

в различные моменты времени при поглоще- энергии на зависимость изменения темпера-

нии электронного пучка: / = И<Г8 (1), туры от времени в максимуме поглощения

1.7.10- (2), 2-10-8 с (3) (Ж = 20 Дж/см2, электронного пучка в ТЭНе при Ж = 15 (1),

А = 1 мм) 20(2),25 Дж/см2 (3)(ДК'=0,/, = 1 мм).

На рис.15 представлены результаты расчета изменения температуры ТЭНа в области максимума поглощения электронного пучка с плотностью энергии IV = 20 Дж/см2 при различных значениях акгивационного объема. Как видно

из рис.15, упругие напряжения довольно эффективно влияют на энергию активации экзотермической реакции и соответственно на скорость реакции.

На рис.16 представлены результаты расчета времени задержки инициирования ТЭНа электронным импульсом в зависимости от ДV* при различных толщинах кристалла. Из рис.16 видно, что кривые =/(Д V*) имеют максимум вблизи ДК* = 0, слабо зависящий от толщины кристалла. Время задержки инициирования ТЭНа с увеличением АУ* по модулю, уменьшается при толщинах А = 0.5 и 1.0 мм. При Л = 1.5 мм время задержки инициирования перестает зависеть от А К" (кривая 3).

ДГ,К

ТЭНе при ДК* =310"10 (1), ДК*=-3-10 (2) и АУ* =0 (3)и Й = 1 мм.

-ю

1 ОД'М

Рис.15. Влияние активационного объема на зависимость изменения температуры от времени в максимуме поглощения электронного пучка в

/*-10'6с

ДУ'10"Ш, эВ/Па

-3-2-10 1 2 3

Рис. 16. Влияние объема активации АК* на время задержки инициирования ТЭНа электронным импульсом при IV = 18 Дж/см2, т, =15 не: й = 0.5(1), 1.0 (2) и 1.5 мм (3).

На рис.17 представлена динамика распределения термоупругих напряже-

2 *

ний по кристаллу при И'= 10 Дж/см <Ш . Из рис.17 видно, что вначале возникают напряжения сжатия, переходящие потом в напряжения растяжения. Кроме того, расчеты показали, что чем больше длительность импульса, тем меньше амплитуда термоупругих напряжений (рис.18), возникающих в конденсированном веществе и тем меньше влияние их на время задержки инициирования.

Длительность импульса электронного пучка влияет также и на форму акустического сигнала (рис.19). Видно, что чем больше длительность электронного пучка, тем больше происходит «расплывание» акустического сигнала и меньше его амплитуда. «Расплывание» акустического сигнала обусловлено диффузией тепла из зоны поглощения. Период колебаний близок к экспериментальному, который составляет порядка 700 не [1].

о-10'. Па

Л'-З.б-Ю'1 с

-0,5- -0,5-

Рис.17. Динамика распределения нормальных термоупругих волн напряжения по толщине кристалла.

1,5

1.0

и ! 0~5 м I

МО"6 с

0 0,5 1,0

Рис.18. Распределение термоупругих на- Рис.19. Влияние длительности электронного пряжений по образцу в момент времени импульса на форму акустического сигнала: г = 0,66 икс при т, = 15 (1), 40 (2), 100 нс г, =15 (1), 40 (2), 100 не (3),

(3), (Ж = 20Дж/см , ДК*=0).

, IV, Дж/см2

15

(И7 = 20 Дж/см2, ДК*=0).

Рис.20. Зависимость времени задержки зажигания от плотности потока энергии при ДК*=0(1),

-4-Ю"10 (2), 4-10~'° эВ/Па (3), точка эксперимент [1].

/\10-5с

0 2 4

Расчеты показали, что критическая плотность энергии электронного пучка IV' =14.9 Дж/смг, т.е. близка к эксперименту. Однако время задержки в этом

случае очень велико и составляет примерно í' ~ 4,27-10° с. Время задержки сопоставимо с экспериментальным t' «3.45-10"4 с при W' =18.1 Дж/см1 и АУ* =4-10"'° эВ/Па (рис.20).

Основные результаты и выводы

1. Получен критерий зажигания конденсированных взрывчатых веществ коротким лазерным импульсом гауссовой формы по сечению пучка, позволяющий учитывать зависимость коэффициента поглощения от температуры, плавления, радиус светового пучка.

2. Пороговая энергия инициирования ТЭНа с открытой поверхностью лазерным импульсом удовлетворительно объясняется экзотермической реакцией нулевого порядка.

3. Подложка сложным образом влияет на инициирование ВВ: во-первых, свободная граница находится не на поверхности ВВ, а на внешней поверхности подложки. В этом случае волны термоупругих напряжений, проходя через границу раздела подложка - ВВ, влияют на энергию активации экзотермической реакции и как следствие на ее скорость. Во-вторых, теплообмен ВВ с подложкой уменьшает время задержки зажигания лазерным импульсом и увеличивает критическую плотность энергии.

4. Энергетический порог инициирования ТЭНа электронным импульсом удовлетворительно согласуется с экспериментом и определяется тепловой моделью с реакцией нулевого порядка.

5. Предсказан размерный эффект - зависимость времени задержки инициирования ТЭНа электронным импульсом от толщины образца. Данный эффект связан с тем, что при поглощении энергии электронного пучка возникают термоупругие напряжения, которые перемещаются по образцу в виде волн и влияют на энергию активации экзотермической реакции.

6. Расчеты показали, что чем больше длительность лазерного или электронного импульсов, тем меньше амплитуда термоупругих напряжений, возникающих в конденсированном веществе, и тем меньше влияние их на время задержки и порог инициирования.

Список цитируемой литературы

1. Адуев, Б.П. Исследование ранних стадий взрывного разложения кристаллов тентраншро-пентаэритрита при инициировании импульсными электронными пучками / Б.П. Адуев, Г.М. Белокуров, С .С. Гречин, В.Н. Швайко // Известия ВУЗов. Физика, - 2007. - №2. - С.3-9.

2. Олешко, В.И. О природе свечения, возникающего при облучении тентранитропентаэрит-рита электронным пучком / В.И. Олешко, В.И. Корепанов, В.М.Лисицын, В.П. Ципилев // Физика горения и взрыва. - 2007. - Т. 43. - №5. - С.87-89.

3. Быхало, А.И. Инициирование ТЭНа мощным лазерным излучением / А.И. Быхало, Е.В. Жужукапо, Н.Г. Ковальский, А.Н. Коломийский, В.В. Коробов, А.Д. Рожков, А.И. Юдин // Физика горения и взрыва. - 1985. -Т. 21. -№4. -С. 110-113.

Список публикаций по теме диссертации

1. Дугинов, Е.В. Влияние термоупругих напряжений на экзотермическую реакцию при инициировании ТЭНа электронным импульсом / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Ползуновский вестник. - 2008. - №3. - С.42-46.

2. Дугинов, Е.В. Динамика термоупругих напряжений при инициировании ТЭНа электронным и лазерным импульсами / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Известия вузов. Физика. - 2008. -Т.51. - №11/3. - С. 107-116.

3. Дугинов, Е.В. Влияние подложки на экзотермическую реакцию при инициировании ТЭНа лазерным импульсом с учетом термоупругих напряжений / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Ползуновский вестник. - 2009. - № 3. - С.67-71.

4. Дугинов, Е.В. Влияние термоупругих напряжений на экзотермическую реакцию при инициировании PETN электронным импульсом / Е.В. Дугинов, Г.А. Иванов, А.В. Ханефт // Известия вузов. Физика. - 2009. -№ 8/2. - С.30-33.

5. Дугинов, Е.В. Влияние термоупругих напряжений на инициирование ТЭНа наносе-кундным электронным импульсам / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2008. - №2. - С.79-83.

6. Khaneft, A.V. Numerical modeling of PETN initiation by electron and laser pulse / A.V Khaneft, E.V. Duginov // Eurasian Physical Technical Journal. -Karaganda, Republic of Kazakhstan. -2008. - Vol. 5, - No 2 (10). - P. 31-40.

7. Khaneft, A.V. The effect of the light beam radius of a laser pulse on the critical energy of explosive ignition / A.V Khaneft, E.V. Duginov // Energetic Materials - Characterisation and Performance of Advanced Systems. 38lh International Annual Conference of ICT, -2007. -Karlsruhe, Federal Republic of Germany. - P.l 17-1-117-11.

8. Khaneft, A.V. Dynamics of thermoelastic stresses at initiation of the PETN by electron pulse / A.V Khaneft, E.V. Duginov // Energetic Materials: 39th International Annual Conference of ICT. -Karlsruhe, Federal Republic of Germany. - 2008. - P.94-1-94-12.

9. Khaneft, A.V. The modeling of initiation by PETN laser pulse / A.V Khaneft, E.V. Duginov // Energetic Materials: 40th International Annual Conference of ICT. - Karlsruhe Federal Republic of Germany. - 2009. - P.48-1-48-7.

10. Khaneft, A.V. Modeling of PETN initiation by an electron pulse with nanosecond duration / A.V Khaneft, E.V. Duginov // 9th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. - Tomsk, Russia. - 2008. - P.391-394.

11. Дугинов, Е.В. Влияние параметров лазерного импульса на инициирование ТЭНА / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Ползуновский альманах. - 2007. - №1-2. - С.52-56.

12. Khaneft, A.V. Dynamics of thermoelastic stresses at initiation of the PETN by laser pulse / A.V Khaneft, E.V. Duginov // ISEM2008 - The 3rd International symposium on Energetic Materials and their Applications. - 2008. - Tokyo, Japan. - P.51.

13. Ханефт, А.В. Влияние радиуса светового пучка лазерного импульса на критическую энергию зажигания взрывчатого вещества / А.В. Ханефт, Е.В. Дугинов // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. - Томск. - 2006. -С.171-172.

14. Дугинов, Е.В. Моделирование инициирования ТЭНа лазерным импульсом / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Доклады десятой международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» - Кемерово. - 2007. - Т. 1. -С. 219-222..

15. Дугинов, Е.В. Динамика термоупругих напряжений при инициировании ТЭНа лазерным импульсом. / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Доклады десятой международ-

ной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах (ФХП-10)». - Кемерово. - 2007. - Т. 1. - С. 222-226.

16. Ханефт, A.B. Численное моделирование инициирования ТЭНа электронным и лазерным импульсами / A.B. Ханефт, Е.В. Дугинов // Хаос и структуры в нелинейных системах, теория и эксперимент. - 2008. - Астана, Казахстан. - С.206-213.

17. Дугинов, Е.В. Численное моделирование инициирования ТЭНа лазерным импульсом / Е.В. Дугинов, A.B. Ханефт // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Материалы VI всероссийской научной конференции, посвященной 130-летию Томского государственного университета и 40-летию НИИ прикладной математики и механики томского государственного университета. Томск.-2008.-С. 109-110.

18. Дугинов, Е.В. Вывод критерия зажигания конденсированного взрывчатого вещества лазерным импульсом с учетом зависимости коэффициента поглощения от температуры / Е.В. Дугинов, A.B. Ханефт II Материалы конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». - Томск, Россия. -2008. - С.792-797.

19. Ханефт, A.B. Моделирование инициирования тэна пучком электронов наносе-кундной длительности / A.B. Ханефт, Е.В. Дугинов // XIV симпозиум по горению и взрыву. Тезисы докладов. - Черноголовка. - 2008. - С.306.

20. Дугинов, Е.В. Динамика термоупругих напряжений при инициировании ТЭНа электронным и лазерным импульсами / Е.В. Дугинов, A.B. Ханефт // «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах». - Томск, Россия. -2008. - С.928-940.

21. Дугинов, Е.В. Численное моделирование инициирования ТЭНа наносекундным электронным импульсом / Е.В. Дугинов, A.B. Ханефт // Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики. Материалы VI всероссийской научной конференции, посвященной 130-летию Томского государственного университета и 40-летию НИИ прикладной математики и механики томского государственного университета. - Томск. - 2008. - С. 111 -112.

22. Ханефт, A.B. Модель влияния подложки на инициирование PETN лазерным импульсом / A.B. Ханефт, Е.В. Дугинов // Современные проблемы химической и радиационной физики. Сборник кратких статей. - Москва, Черноголовка. - 2009, - С. 352-356.

23. Дугинов, Е.В. Влияние зависимости коэффициента поглощения от температуры на условие зажигания конденсированного взрывчатого вещества лазерным импульсом / Е.В. Дугинов, A.B. Ханефт // Современные проблемы химической и радиационной физики. Сборник кратких статей. - Москва, Черноголовка. - 2009, -С.357-359.

Подписано в печать 08.09.2010 Формат 60*841/16.

Печать ризографическая. Усл. печ. л. 1,25 Тираж 100 экз. Заказ № 000411

Отпечатано в типографии ООО «Фирма Полиграф» 650000. Г. Кемерово, ул. 50 лет Октября, 11-614 Тел. (384-2) 34-95-65

Введение

Глава 1. Обзор теоретических и экспериментальных исследований инициирования КВВ импульсным излучением

1.1 Общая характеристика ТЭНа

1.2. Влияние давления на инициирование ВВ

1.3. Инициирование ТЭНа лазерным импульсом

1.4. Инициирование ТЭНа электронным импульсом

Глава 2. Влияние зависимости коэффициента поглощения от температуры и плавления на критическую энергию зажигания энер- 35 гетических материалов лазерным импульсом

2.1. Влияние зависимости коэффициента поглощения от температуры на критическую энергию зажигания конденсированного 35 вещества лазерным импульсом

2.1.1. Постановка задачи

2.1.2. Вывод критерия зажигания конденсированного взрывчатого вещества лазерным импульсом с учетом зави- 38 симости коэффициента поглощения от температуры

2.1.3. Результаты численных расчетов

2.2. Влияние плавления на зажигание конденсированного ВВ лазерным импульсом

Глава 3. Влияние термоупругих напряжений на инициирование энергетических материалов лазерным импульсом

3.1. Решение системы уравнений связанной термоупругости для

ТЭНа без учета плавления

3.1.1. Постановка задачи

3.1.2. Результаты расчетов

3.2. Решение системы уравнений связанной термоупругости для

ТЭНа с учетом плавления

3.3 Механизм влияния подложки на инициирование ТЭНа лазерным импульсом

3.3.1 Постановка задачи

3.3.2 Результаты расчетов

Глава 4. Влияние термоупругих напряжений на инициирование энергетических материалов электронным импульсом

4.1. Влияние термоупругих напряжений на инициирование ТЭНа электронным импульсом

4.1.1. Постановка задачи

4.1.2. Результаты расчетов 91 Основные результаты и выводы 103 Литература

Актуальность работы. В последние годы возобновился интерес к изучению инициирования конденсированных взрывчатых веществ (ВВ), пиротехнических составов на их основе и твердых ракетных топлив лазерным и электронным импульсами [1-23]. Этот интерес возник, во-первых, в связи с возросшими возможностями современной аппаратуры для регистрации и получения информации о быстропротекающих процессах, происходящих в энергетических материалах в индукционном периоде, таких, например, как импульсная люминесценция, импульсная проводимость, а также свечение и проводимость плазмы, образующиеся в момент взрыва [10-12,16-21]. Эти данные необходимы для разработки механизма инициирования энергетических материалов, для изучения гидродинамики разлета, образующейся во время взрыва плазмы. Во-вторых, это связано с тем, что лазеры стали применять для детонации взрывчатых веществ в так называемых светодетонаторах, помехозащищенность которых намного больше, чем у электродетонаторов.

Наиболее интенсивно в последние годы изучается инициирование тетра-нитропентаэритрита (ТЭН) лазерным и электронными пучками в Кемеровском государственном университете и Томском политехническом университете [1012,16-21]. ТЭН является высокобризантным ВВ, имеющим обширное практическое применение в ряде технических и прикладных задач. Использование данного ВВ на практике требует детального изучения процесса его инициирования: мощное импульсное излучение лазера, импульс электронов, удар или нагрев. Существует несколько точек зрения на процесс инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами, основными из которых являются тепловой взрыв и электрический пробой. Следовательно, выяснение механизма инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами является актуальной задачей.

Моделирование инициирования ТЭНа лазерным импульсом проводилось примерно тридцать лет назад [24-26]. Однако в данных работах не учитывалась возможность зависимости коэффициента поглощения от температуры, влияние термоупругих напряжений, возникающих в кристалле при импульсном нагреве на порог инициирования. К тому же инициирование ТЭНа производят через прозрачную подложку (лазерное стекло), а это не учитывалось в данных работах при численном моделировании. Моделирование инициирования ТЗНа электронным импульсом не проводилось вообще. Однако известно, что механические напряжения влияют на скорости реакций в конденсированной фазе, на скорости разложения и горения твердых топлив. Это связано с тем, что механические напряжения влияют на энергию активации химической реакции [27-31]. Теория, численное моделирование влияния термоупругих напряжений на зажигание конденсированных ВВ рассмотрена в работах [32-34].

Учет зависимости коэффициента поглощения от температуры, влияние термоупругих напряжений на энергию активации химической реакции приводит к образованию обратной связи в механизме зажигания и инициирования конденсированных ВВ. Эта обратная связь может быть как положительной, так и отрицательной, что позволяет направленно регулировать чувствительность ВВ к воздействию лазерного или электронного импульса.

В силу сложности и неизвестности химических процессов, протекающих в органических ВВ при воздействии лазерного или электронного импульсов, первым шагом на пути исследования является модель инициирования ВВ с реакцией нулевого порядка, в которой будет учитываться обратная связь в виде зависимости коэффициента поглощения от температуры, термоупругие напряжения, а также плавление. Сама по себе эта задача уже является достаточно сложной.

Целью настоящей работы явилось проведение систематических численных исследований по инициированию ВВ лазерным и электронным импульсами, выяснением роли плавления, термоупругих напряжений, подложки, зависимости коэффициента поглощения от температуры, а также радиуса светового пучка на порог инициирования.

Для достижения цели работы потребовалось решить следующие задачи:

1. Получить аналитические критерии для оценки порога зажигания ВВ коротким лазерным импульсом с учетом диаметра светового пучка, плавления и зависимости коэффициента поглощения от температуры;

2. Разработать комплекс программ для решения задач зажигания конденсированных ВВ лазерным и электронным импульсами с учетом плавления, термоупругих напряжений и учета зависимости энергии активации от упругих напряжений.

Научную новизну работы составляют:

1. Критерий зажигания конденсированных ВВ коротким лазерным импульсом, учитывающий влияние диаметра светового пучка, зависимость коэффициента поглощения от температуры и плавление ВВ на порог инициирования;

2. Роль термоупругих напряжений при инициировании ВВ лазерным импульсом через подложку;

3. Размерный эффект — зависимость времени задержки инициирования ВВ электронным импульсом от толщины кристалла;

4. Порог инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами определяется экзотермической реакцией нулевого порядка.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Критерий зажигания конденсированных взрывчатых веществ коротким лазерным импульсом учитывающий диаметр светового пучка, плавление и зависимость коэффициента поглощения от температуры;

2. Влияние термоупругих напряжений на инициирование ВВ лазерным импульсом через прозрачную подложку;

3. Влияние термоупругих напряжений на время задержки инициирования ВВ электронным импульсом;

4. Порог инициирования ТЭНа лазерным и электронным импульсами определяется тепловой моделью с реакцией нулевого порядка.

Научная и практическая значимость работы. Показано, что при инициировании ВВ лазерным импульсом термоупругие напряжения, проходя через границу раздела подложка — ВВ, влияют на энергию активации экзотермической реакции и как следствие на порог инициирования.

Критерии инициирования ВВ с температурой плавления ниже температуры зажигания коротким лазерным импульсом может быть использован на практике.

Комплекс программ, разработанный для решения системы уравнений связанной термоупругости, может быть использован для моделирования процессов зажигания и распространения термоупругих волн, и для других конденсированных взрывчатых веществ.

Достоверность научных положений, полученных результатов и выводов, достигается установлением границ полученных формул и использованием апробированных и хорошо зарекомендовавших себя численных методов. Полученные результаты находятся в удовлетворительном качественном и количественном согласии с имеющимися экспериментальными данными.

Личный вклад. Постановка задачи и определение направлений исследования были проведены совместно с научным руководителем. Разработка программного обеспечения и проведение численных расчетов проведено автором. Результаты численного моделирования обсуждались непосредственно с научным руководителем. В работах, опубликованных с соавторами, автору принадлежат результаты, сформулированные в защищаемых положениях и выводах.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: 10-ой международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (Кемерово, 2007); Energetic Materials: 38th , 39th, 40th International Annual Conference of ICT (Karlsruhe, Federal Republic of Germany, 2007, 2008, 2009); Хаос и структуры в нелинейных системах, теория и эксперимент (Казахстан, Астана, 2008); X Международной школе-семинаре «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (Барнаул, 2008); VI Всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики» (Томск, 2008); 9th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows (Томск, 2008); VI Международной научной конференции «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» (Томск, 2008);

XIV Симпозиуме по горению и взрыву (Черноголовка, 2008); The 3rd International symposium on Energetic Materials and their Applications (Tokyo, Japan, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Исследования и достижения в области теоретической и прикладной химии» (Барнаул, 2008, 2009); конференции «Современные проблемы химической и радиационной физики» (Москва, 2009); Conference on Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materials (Republic of Kazakhstan. Astana); Современная баллистика и смежные вопросы механики: Всероссийская научная конференция, посвященная 100-летию со дня рождения профессора М.С. Горохова - основателя Томской школы баллистики. (Томск, 2009).

Публикации: по теме диссертации опубликованы 23 работы, в том числе 4 статьи опубликованы в российских научных журналах из списка ВАК:

Работа выполнялась в соответствии с планами НИР Кемеровского государственного университета по заданию федерального агентства образования №2.9.08 «Исследование колебательного и электронного строения, фазовых переходов в рядах алмазоподобных полупроводников, термодинамически лабильных и суперионных диэлектриках, наноструктурах на их основе» (2008-2012 гг.) и программой «Развитие научного потенциала высшей школы» №2.1.1/1230, 2009-2010 гг.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, а также списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 118 страниц текста и содержит 6 таблиц, 65 рисунков. Библиографический список включает 131 наименование.

Основные результаты и выводы

1. Получен критерий зажигания конденсированных взрывчатых веществ коротким лазерным импульсом гауссовой формы по сечению пучка, позволяющий учитывать зависимость коэффициента поглощения от температуры, плавления, радиус светового пучка.

2. Пороговая энергия инициирования ТЭНа с открытой поверхностью лазерным импульсом удовлетворительно объясняется экзотермической реакцией нулевого порядка.

3. Подложка сложным образом влияет на инициирование ВВ: во-первых, свободная граница находится не на поверхности ВВ, а на внешней поверхности подложки. В этом случае волны термоупругих напряжений, проходя через границу раздела подложка - ВВ, влияют на энергию активации экзотермической реакции и как следствие на ее скорость. Во-вторых, теплообмен ВВ с подложкой уменьшает время задержки зажигания лазерным импульсом и увеличивает критическую плотность энергии.

4. Энергетический порог инициирования ТЭНа электронным импульсом удовлетворительно согласуется с экспериментом и определяется тепловой моделью с реакцией нулевого порядка.

5. Предсказан размерный эффект - зависимость времени задержки инициирования ТЭНа электронным импульсом от толщины образца. Данный эффект связан с тем, что при поглощении энергии электронного пучка возникают термоупругие напряжения, которые перемещаются по образцу в виде волн и влияют на энергию активации экзотермической реакции.

6. Расчеты показали, что чем больше длительность лазерного или электронного импульсов, тем меньше амплитуда термоупругих напряжений, возникающих в конденсированном веществе, и тем меньше влияние их на время задержки и порог инициирования.

1. Nagayama, К. Pulse laser ablation of ground glass surface and initiation of PETN powder / Kunihito Nagayama, Yuriko Kotsuka, Motonao Nakahara, Shiro Kubota. // Science and Technology of Energetiuc Materials. 2005. - Vol. 66. - No 6. - P. 416-420.

2. Smilowitz, L. Laser synchronization of a thermal explosion sadstrom / L.Smilowitz, B.F. Henson, J.J. Romero, B.W. Asay // Applid Physics Letters. -2007.-V. 90.-P. 244.

3. Чернай, A.B. К вопросу о механизме зажигания взрывчатых составов лазерным моноимпульсом / А.В. Чернай, В.В. Соболев, М.А. Илюшин, Н.Е. Житных, Н.А. Петрова//Химическая физика. 1996.-Т. 15. -№3. - С. 134-139.

4. Илющин, М.А. Светочувствительные взрывчатые вещества и составы и их инициирование лазерным моноимпульсом / М.А.Илющин, И.В. Целинский,

5. A.В. Чернай // Россиский химический журнал. 1997. - Т.41. - №4- С.81-90.

6. Чернай, А.В. Лазерное инициирование взрывчатых составов на основе ди-(3-гидразино-4-амино-1,2,3-триазол)-медь (II) перхлората / А.В .Чернай,

7. B.В.Соболев, М.А.Чернай, М.А.Илющин, А.Н. Длугашек // ФГВ. -1996. Т. 39. -№3. - С. 105-110.

8. Алукер, Э.Д. Лазерное инициирование тетранитрата пентаэритрита / Э.Д. Алукер, Н.Л. Алукер, Г.М. Белокуров, А.Г. Кречетов, А.Ю. Митрофанов, Д.Р. Нурмухаметов, А.А. Тупицын // Известия вузов. Физика. — 2009. — № 8/2. С.256-258.

9. Адуев, Б.П. Влияние добавок наночастиц монокарбида никеля на чувствительность тетранитропентаэритрита к лазерному воздействию / Б.П. Адуев, Д.Р. Нурмухаметов, А.В. Пузынин // Химическая физика. 2009. - Т.28. — №11,- С.45-48.

10. Алукер, Э.Д. Лазерное инициирование тетранитрата пентаэритрита со све-торассеивающими добавками / Э.Д. Алукер, Г.М. Белокуров, А.Г. Кречетов, А.Ю. Митрофанов, Д.Р. Нурмухаметов // Письма в ЖТФ. 2010. - Т.36, -вып. 6. - С.80-85

11. Медведев, В.В. Влияние неоднородного облучения на пороги зажигания двухосновного пористого топлива // Химическая физика. 2009. - Т.28. -№6. - С. 74-76.

12. Зарко, В.Е. Лазерное инициирование кристаллизованных смесей фуразано-тетразиндиоксида и динитродиазапентана / В.Е.Зарко, В.И. Симоненко, П.И. Калмыков, А.А. Квасов, Е.Н. Чесноков, К.Э. Купер // ФГВ. 2009. - Т.45. -№6.-С. 131-134.

13. Чернай, А.В. Об инициировании химической реакции в ТЭНе световым излучением // ФГВ. 1982. - Т. 18. - №6. - С.48-53.

14. Корепанов, В.И. Инициирование детонации ТЭНа мощным электронным пучком / В.И. Корепанов, В.М. Лисицын, В.И. Олешко, В.П. Ципилев // Письма в ЖТФ. 2003. - Т. 29, - № 16. - С.23-28.

15. Адуев, Б.П. Взрывная люминесценция тентранитропентаэритрита, инцииро-ванная электронным пучком / Б.П. Адуев, Г.М. Белокуров, С.С. Гречин, Е.В. Тупицын // Письма в ЖТФ. 2004, - Т. 30. - №15. - С.91-95.

16. Oleshko, V.I. The Threshold Phenomena in Pentaerythritol Tetranitrate, Initiated by Powerful Electron Beam / V.I. Oleshko, V.I. Korepanov, V.M. Lisitsyn, V.P. Tsypilev // Известия вузов. Физика. 2006. - №10. -прил. - С.204-207.

17. Адуев, Б.П. Исследование ранних стадий взрывного разложения кристаллов тетранитропентаэритрита при инйциировании импульсными электронными пучками / Б.П. Адуев, Г.М. Белокуров, С.С. Гречин, В.Н. Швайко // Известия ВУЗов. Физика. 2007. - №2. - С.3-9.

18. Олешко, В.И. О природе свечения, возникающего при облучении тентранитропентаэритрита электронным пучком / В.И.Олешко, В.И.Корепанов, В.М.Лисицын, В.П.Ципилев // ФГВ. 2007. - Т. 43. - №5. - С.87-89.

19. Гречин, С.С. Исследование спектрально-кинетических характеристик радиолюминесценции и взрывного свечения тетранитропентаэритрита при инициировании импульсным пучком электронов. Автореферат диссертации к.ф.-м.н. Кемерово 2007. 18 с.

20. Таржанов, В.И. Лазерное инициирование ТЭНа / В.И. Таржанов, А.Д. Зин-ченко, В.И. Сдобнов, Б.Б. Токарев, А.И. Погребов, А.А. Волкова // ФГВ. -1996. Т. 32. - №4. - С.113-119.

21. Таржанов, В.И. Предвзрывные явления при быстром инициировании бризантных взрывчатых веществ (обзор) // ФГВ. -2003. -Т. 39. №6. - С.3-11.

22. Чернай, А.В. Об инициировании химической реакции в ТЭНе световым излучением // ФГВ. -1982. -Т.18. -№6. С.48-53.

23. Harrach, R.J. Estimates on the ignition of high-explosives by laser pulses // Journal of Applied Physics. 1976, - Vol. 47. -No. 6. - P.2473-2482.

24. Болдырев, B.B. Влияние возникающих при твердофазных превращениях механических напряжений на их кинетику: I. Общий подход / В.В. Болдырев, А.П. Чупахин, А.А. Сидельников // Известия СО АН СССР. 1985. - № 17. — Сер. Хим. Наук. - вып. 6. — С.31-38.

25. Алиев, И.И. Радикальные реакции в органических кристаллах под давлением: эксперимент и теория / И.И. Алиев, A.JI. Коварский, A.JI. Бучаченко // Химическая физика. 2007, - Т.26, - №5. - С. 11-19.

26. Бутягин, П.Ю. Проблемы и перспективы развития механохимии // Успехи химии. 1994. - Т.63. - №12. - С. 1031-1043.

27. Ковалев, О.Б. Горение смесевого твердого топлива в условиях статических механических растягивающих напряжений / О.Б. Ковалев, А.П. Петров, В.М. Фомин // ФГВ. 1993. - Т. 29. - № 4. - С.20-28.

28. Ковалев, О.Б. О влиянии напряженно-деформированного состояния на скорость горения гетерогенных конденсированных систем / О.Б. Ковалев, А.П. Петров, В.М. Фомин // Доклады Академии Наук. 1993. — Т. 328. - № 6. -С.709-712.

29. Князева, А.Г. Зажигание конденсированного вещества горячей пластинкой с учетом термонапряжений // ФГВ. 1992. - Т. 28. - № 1. — С. 13-18.

30. Князева, А.Г. Скорость фронта простейшей твердофазной химической реакции и внутренние механические напряжения // ФГВ. — 1994. Т. 30. - № 1. -С. 45-54.

31. Князева, А.Г. Связные уравнения тепломассопереноса в химически реагирующей твердой смеси с учетом деформирования и разрушении // Прикладная механика и техническая физика. 1996. — Т. 37. — № 3. - С.95-108.

32. Ng, W.L. Thermal, fracture, and laser-induced decomposition of pentaerythritol tetmitrate / W.L. Ng, J.E. Field, H.M. Hauser // J. Appl. Phys. — 1986. V.12. -PP.3945-3952.

33. Орленко, Л.П. Физика взрыва / Л.П.Орленко. М.:Физматлит, 2004. - 304 с.

34. Беляев, А.Ф. Переход горения конденсированных систем во взрыв / А.Ф. Беляев, В.К. Боболев, А.И. Коротков, А.А. Сулимов, С.В. Чуйко //-М.: Наука.- 1973. 293 с.

35. Воскобойников, И.М. Расчет давлений инициирования взрыва гомогенных: взрывчатых веществ ударной волной / И.М. Воскобойников, В.М. Богомолов, А.Я; Апин // ФГВ. 1968.-Т: 16.-№1.-С.З-Ш

36. Боуден, Ф. Быстрые реакции в твердых веществах / Ф. Боуден. М.: Наука, 1962.

37. Орлова, Е.Ю. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ // JI. Химия,-1981.-С. 313с.

38. Баум, Ф.А. Термостойкие взрывчатые вещества и их действие в глубоких скважинах / Ф.А. Баум, А.С. Державец, Н.Н. Санасарян М.: Недра. 1969.160 с. ■

39. Баум, Ф.А., Станюкович К.П., Шехтер Б.И. Физика взрыва / Ф.А. Баум, К.П. Станюкович, Б.И. Шехтер М.: ФМ, 1959. - 800 с.

40. Детонация и взрывчатые вещества/Сборник статей. Под ред. А.А. Борисова. -М.: Мир. 1981.-392 с.

41. Барановский, A.M. Оптические свойства некоторых ВВ // ФГВ. 1990. - Т. 26. -№3. — С.62-64.

42. Зинченко, А.Д. Оптические характеристики некоторых порошкообразных ВВ / А.Д. Зинченко, В.И. Таржанов, А.И. Погребов, Б.Б. Токарев // ФГВ. -1992. Т. 28. - №5. - С.80-87.

43. Ковальский, А.А. К вопросу о зажигании баллиститных порохов / А.А. Ковальский, С.С. Хлевной, В.Ф. Михеев // ФГВ. 1967. - Т. 3. - №4. - С.527-541.

44. Кузнецов, В.Т. Зажигание октогена световым потоком / В.Т. Кузнецов, А.И. Скорик // ФГВ. 1977. - Т. 13. - №2.

45. Галлеев, И.А. Об отражательной способности ВВ / И.А. Галеев, Б.Н. Зайцев // ФГВ. 1969. - Т. 5. - №3. - С. 447.

46. Хлевной, С.С. Влияние начальной температуры и прозрачности нитроглицеринового пороха на зажигание его световым излучением / С.С. Хлевной, В.Ф. Михеев // ФГВ. 1968 - Т. 4 - №4.

47. Медведев, В.В. О зонах реагирования в газовой фазе при действии мощного импульсного лазерного излучения на двухосновной порох // Химическая физика. 2005. - Т.24. - №4. - С.58-60.

48. Бриш, А.А. Возбуждение детонации конденсированных ВВ излучением оптического квантового генератора / А.А. Бриш, И.А. Галеев, Б.Н. Зайцев, Е.А. Сбитнев, Л.В. Татаринцев // ФГВ. 1966. - №3. - С.132-133.

49. Бриш, А.А. О механизме инициирования конденсированных ВВ излучением ОКГ/ А.А. Бриш, И.А. Галеев, Б.Н. Зайцев, Е.А. Сбитнев, Л.В. Татаринцев // ФГВ. 1969. - Т. 5. - №4. - С.475-480.

50. Yang, L.C. Detonation of Insensitive High Explosives by a Q-S witched Ruby Laser/ L.C. Yang, Vincent J. Menichelli // Appl. Phys.Lett. 1971. - V.19 - №11. -PP.473-475.

51. Волкова, А.А. Временные характеристики инициирования ТЭНа лазерным излучением / А.А. Волкова, А.Д. Зинченко, И.В. Санин, В.И. Таржанов, Б.Б. Токарев // ФГВ. 1977. - Т. 13. -№5. - С.760-766.

52. Быхало, А.И. Инициирование ТЭНа мощным лазерным излучением / А.И. Быхало, Е.В. Жужукало, Н.Г. Ковальский, А.Н. Коломийский, В.В. Коробов, А.Д. Рожков, А.И. Юдин // ФГВ. 1985. - Т. 21. - №4. - С. 110-113.f

53. Александров, В.Ю.1 Воспламенение пористых систем лазерным моноимпульсным излучением / В.Ю. Александров, А.В. Долголаптев, В.Б. Иоффе, Б.В. Левин //ФГВ. 1985. -№1. - С.58-61.

54. Таржанов, В.И. Лазерное воздействие на пористое ВВ без его * инициирования / В.И. Таржанов, А.Д. Зинченко, В.И. Сдобнов, Б.Б. Токарев, А.И. Погребов // ФГВ. 1991. - Т.27. - №2. - С.97-101.

55. Калмыков, А.А. Поверхностные явления при действии лазера на прозрачные диэлектрики / А.А. Калмыков, Г.Н. Розенталь, В.А. Рыбаков // ПМТФ. — 1971.-№2.

56. Даниленко; Ю.К. Роль поглощающих включений в механизме разрушения прозрачных диэлектриков лазерным-импульсом / Ю.К. Даниленко, А.А. Ма-ненков // ЖЭТФ. 1972. - Т.63. - №3(9).

57. Хрулева, О.В. Оптические свойства кристаллов ТЭНа / О.В. Хрулева, В.П. Филин, Н.В. Гармашева, Л.Н. Филина, Б.Г. Лобойко // VII Забабахинские научные чтения . -2003. С. 1-3.

58. Предвзрывные явления в азидах тяжелых металлов / Ю.А. Захаров и др.. -М.: ЦЭИ "Химмаш", 2002. 115 с.

59. Адуев, Б.П. Предвзрывная люминесценция азида серебра / Б.П.Адуев, Э.Д. Алукер, А.Г. Кречетов // Письма в ЖТФ. 1996. - Т.22. - №16. - С.24-27.

60. Корепанов, В. И. Инициирование детонации ТЭНа мощным электронным пучком / В. И. Корепанов, В.М. Лисицын, В. И. Олешко, В. П. Ципилев // Письма ЖТФ. 2003. - Т. 29. - Вып. 16. - С.23-29.

61. Kuklja, М. М. An exitonic mechanism of detonation initiation in explosives / M. M. Kuklja, E.V. Stefanovich, A. B. Kunz // J. Chem. Phys. 20001 - V.112. -N.7.-P. 3417-3423.

62. Дугинов, Е.В. Влияние параметров лазерного импульса на инициирование ТЭНА / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Ползуновский альманах. 2007. - №1 — 2. - С.52-56.

63. Duginov, E.V. The effect of the light beam radius of a laser pulse on the critical energy of explosive ignition / E.V. Duginov, A.V. Khanefit // Energetic Materials Characterisation and Performance of Advanced Systems. - 2007. - C. 117-1— 117-11.

64. Дугинов, Е.В. Моделирование инициирования ТЭНа лазерным импульсом / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Доклады десятой международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» Кемерово, — 2007.-Т. 1. -С.219-222.

65. Александров, Е.И. Размерный эффект при инициировании прессованного азида свинца лазерным моноимпульсным излучением / Е.И. Александров, В.П. Ципилев//ФГВ. 1981.-Т.17.-№5. - С.77-81.

66. Карабанов, Ю.Ф. Зажигание инициирующих взрывчатых веществ импульсом лазерного излучения / Ю.Ф. Карабанов, В.К. Боболев // ДАН СССР. -1981.-Т. 256.-№5.-С. 1152-1154.

67. Hagan, J.T. Low energy laser initiation of single crystals of (3-lead azide / J.T. Hagan, M.M. Chaudri // Journal of materials science. 1981. - V. 16 - P.2457-2466.

68. Александров, Е.И. Исследование влияния длительности возбуждающего импульса на чувствительность азида свинца к действию лазерного излучения / Е.И.Александров, В.П. Ципилев // ФГВ 1984. - Т.20. - №6. - С. 104-109.

69. Страковский, Л.Г. Об очаговом механизме зажигания некоторых вторичных ВВ монохроматическим световым импульсом // ФГВ 1985. - Т.21. — №1. — С.41.

70. Аверсон, А.Э. Приближенный метод решения задач тепловой теории зажигания / А.Э. Аверсон, В.В. Барзыкин, А.Г. Мержанов // Доклады АН СССР -1968. -Т.178. -№1. С.131—134.

71. Вилюнов, В.Н. Теория зажигания конденсированных веществ / В.Н. В шпонов Новосрхбирск: Наука, 1984.- 192 с.

72. Ассовский, И.Г. О самовоспламенении конденсированного топлива / И.Г. Ассовский, А.Г. Истратов, О.И. Лейпунский // ДАН СССР 1978. - Т.239. -№3. - С. 625-628.

73. Страковский, Л.Г. Особенности зажигания полупрозрачных летучих ВВ монохроматическим световым потоком / Л.Г. Страковский, Е.И. Фролов // ФГВ -1980. — Т. 16. — №5. — С. 140-147.

74. Зарко, В.Е. Численное моделирование нестационарного горения пороха при действии светового потока / В.Е. Зарко, А.Б. Кискин // ФГВ 1980. - Т. 16. — №6.-С. 54-59.

75. Ханефт, А.В ■ К инициированию азида свинца электронным; импульсом // ФГВ 1993. - Т.29. - №5. - С.63-66.

76. Ципилев, В.П. Зажигание конденсированного вещества лазерным импульсом в области длин волн собственного поглощения / В.П*. Ципилев; Е.Ю. Морозова // Известия вузов. Физика. 2009. - № 8/2. - С.324-326.

77. Дик, И;Г. О. зажигании конденсированного вещества узким, световым: пучком // Горение конденсированных систем: Материалы 8 Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву. 1986. - Черноголовка. — С.94-97.

78. Ассовский, И.Г. Взаимодействие лазерного излучения с реагирующим веществом. Критический диаметр светового пучка // Доклады АН России. -1994. Т.337. -№6. - С.752-756. . ' Г

79. Ханефт, А.В. Влияние распределения светового потока в лазерном пучке на критическую энергию; зажиганиям конденсированного .вещества // Химическая физика. 1998.-Т.17.-№10.-С.67--70.

80. Ассовский, И.Г. Физика горения и внутренняя баллистика / И.Г. Ассовский, -М.: Наука, 2005. -358 с. ■

81. Khaneft, A.V. The effect of the light beam diameter of a laser pulse on the critical energy of explosive ignition // Известия вузов. Физика; Приложение. — 2006. -№10: — С. 196-199.

82. Панков, Ж.Г. Оптические процессы в,полупроводниках / Ж.Г. Панков, М:: Мир, 1973.-456 с.

83. Барщевский, Б.У. Фотоэлектрические и оптические свойства галогенидов серебра / Б.У. Барщевский. — М.: Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта, 1967. 200 с.

84. Ковалев, А.А. Динамика лазерно-индуцированных фазовых переходов в теллуриде кадмия / А.А. Ковалев, С.П. Жвавый, Г.Л. Зыков // Физика и техника полупроводников. -2005. -Т.39. -№.11. С. 1345-1349.

85. Ханефт, А.В. Кинетические и размерные эффекты с переносом заряда в лабильных ионных кристаллах: автореф. дис. докт. физ.-мат. наук. / А.В. Ханефт. Кемерово, 2004. - 44 с.

86. Мейдер, Ч. Численное моделирование детонации / Ч. Мейдер. М.: Мир, 1985.-384 с.

87. Калиткин, Н.Н. Численные методы / Н.Н. Калиткин М.: Наука, 1978. - 512 с.

88. Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д. А. Франк-Каменецкий, М.: Наука, 1967. - 382 с.

89. Дульнев, Г.Н. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена./ Г.Н. Дульнев, В.Г. Парфенов, А.В. Сигалов. -М.: Высшая школа, 1990. 208 с.

90. Самарский, А.А. Разностные методы решения задач газовой динамики./ А.А.Самарский, Ю.П.Попов. -М.: Наука, 1980. 352 с.

91. Гусаченко, Л.К. Моделирование процессов горения твердых топлив. / Л.К.Гусаченко, В.Е.Зарко, В.Я.Зырянов, В.П.Борышев. Новосибирск: Наука, 1985.- 184 с.

92. Алиев, И.И. Радикальные реакции в органических кристаллах под давлением: эксперимент и теория / И.И.Алиев, А.Л.Коварский, А.Л. Бучаченко // Химическая физика. 2007. - Т. 26. - №5. - С. 11-19.

93. Дугинов, Е.В. Влияние термоупругих напряжений на экзотермическую реакцию при инициировании ТЭНа электронным импульсом / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Ползуновский вестник. 2008. — №3. — С.42-46.

94. Дугинов, Е.В. Динамика термоупругих напряжений при инициировании ТЭНа электронным и лазерным импульсами / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Известия вузов. Физика. 2008. - Т.51. - № 11/3. - С.107-116.

95. Дугинов, Е.В. Численное моделирование инициирования ТЭНа электронным и лазерным импульсами / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Хаос и структуры в нелинейных системах, теория и эксперимент. Материалы 6-й международной научной конференции. 2008. - С.206-213.

96. Duginov, E.V. Dynamics of thermoelastic stresses at initiation of the PETN by laser pulse / E.V. Duginov. A.V. Khaneft // ISEM2008 The 3rd International symposium on Energetic Materials and their Applications, - 2008. - Tokyo. -Japan.-P. 51.

97. Дугинов, Е.В. Влияние подложки на экзотермическую реакцию при инициировании ТЭНа лазерным импульсом с учетом термоупругих напряжений / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Ползуновский вестник. 2009. - № 3. - С.67-71.

98. Duginov, E.V. The modeling of initiation by PETN laser pulse / E.V. Duginov, A.V. Khaneft // Energetic Materials: 40th International Annual Conference of ICT, Federal Republic of Germany. Karlsruhe. - 2008. - P.48-1-48-7.

99. Duginov, E.V. Numerical modeling of PETN initiation by electron and laser pulse / E.V. Duginov. A.V. Khaneft // Eurasian Physical Technical Journal. Karaganda, Republic of Kazakhstan. - 2008. - Vol. 5. - № 2 (10). - P.31-40.

100. Дугинов, E.B. Модель влияния подложки на инициирование PETN лазерным импульсом / Е.В.Дугинов, А.В.Ханефт // Современные проблемы химической и радиационной физики. Сборник статей. Москва. — Черноголовка. — 2009. — С.352-356.

101. Бутягин, П.Ю. Проблемы и перспективы развития механохимии // Успехи химии. 1994. - Т.63. - № 12. - С. 1031 -1043.

102. Боли, Б. Теория температурных напряжений / Б. Боли, А. Уайнер. — М: Мир, 1964.-680 с.

103. Грибанов, В.Ф. Связанные и динамические задачи термоупругости / В.Ф. Грибанов, Н.Г. Паничкин. М: Машиностроение, 1984. - 184 с.

104. Ландау, Л.Д. Теория упругости / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. М.: Наука, 1987.-246 с.

105. Инжекционная газовая электроника. / Ю.И. Бычков и др.. Новосибирск: Наука, 1982. - 240 с.

106. Halleck, P.M. Dynamic elastic-plastic properties of single-crystal pentaerythritol tetranitrate / P.M. Halleck, J. Wackerle // J. Appl. Phys. 1976. - Vol. 47, - №. 3. -P. 976-982.

107. Анисимов, С.И. Действие излучения большой мощности на металлы / С.И. Анисимов, Я.А. Имас, Г.С. Романов, Ю.В. Ходько. М.: Физ-матлит, 1970. -272 с.

108. Афанасьев, Г.Т. Инициирование твердых взрывчатых веществ ударом / Г.Т. Афанасьев, В.К. Боболев. М.: Наука, 1968. - 174 с.

109. Григорьева, И.С. Физические величины: Справочник / И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

110. Дугинов, Е.В. Влияние термоупругих напряжений на экзотермическую реакцию при инициировании PETN электронным импульсом / Е.В. Дугинов,

111. Г.А. Иванов, А.В. Ханефт // Известия вузов. Физика. 2009. - № 8/2. - С.30-33.

112. Дугинов, E.B. Влияние термоупругих напряжений на инициирование ТЭНа наносекундным электронным импульсам / Е.В. Дугинов, А.В. Ханефт // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. — 2008. №2. — С.79-83.S

113. Дугинов, E.B. Моделирование инициирования тэна пучком электронов на-носекундной длительности / Е.В.Дугинов, А.В.Ханефт // XIV симпозиум по горению и взрыву. — Черноголовка. — 2008. С. 306.

114. Дугинов, Е.В., Динамика термоупругих напряжений при инициировании ТЭНа электронным и лазерным импульсами / Е.В.Дугинов, А.В.Ханефт // «Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах» Томск. Россия. - 2008. - С.928-940.

115. Гречин, С.С. Исследование спектрально-кинетических характеристик радиолюминесценции и взрывного свечения тетранитропентаэритрита приинициировании импульсным пучком электронов: автореф. диссертации канд.физ.-мат.наук. -Кемерово, 2007. 18 с.

116. Дубовик, А.В. Боболев Василий Константинович. К 100-летию со дня рождения // Химическая физика. 2008. - Т.27. - №10. - С.95-96.

117. Адуев, Б.П. Электронно-пучковое инициирование взрыва монокристаллов тетранитропентаэритрита / Б.П. Адуев, Г.М. Белокуров, С.С Гречин // Физика диэлектриков. Радиационная физика и химия 2009. - С.301 - 305.