Свойства инертных газов и дейтерия при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях до давлений -1500 ГПа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

МОЧАЛОВ Михаил Алексеевич

СВОЙСТВА ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ И ДЕЙТЕРИЯ ПРИ УДАРНОМ И КВАЗИИЗЭНТРОПИЧЕСКОМ СЖАТИЯХ ДО Д АВЛЕНИЙ -1500 ГШ

01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Саров - 2008

003464280

Работа выполнена в Институте экспериментальной газодинамики и физики взрыва (ИФВ) Федерального государственного унитарного предприятия «Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»).

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Старостин Андрей Никонович;

доктор физико-математических наук Филинов Владимир Сергеевич;

доктор физико-математических наук Надыкто Борис Андреевич.

Ведущая организация: Институт проблем химической физики

ИПХФ РАН.

Защита состоится «

<$6~> ОЛСЦХП2^2009 г. в ч. на заседании Диссертационного совета Д 002.110.02 в Учреждении Российской академии наук Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН) по адресу: 125412, Москва, ул. Ижорская, д. 13, стр. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Объединенного института высоких температур.

Автореферат разослан "^2009 г.

Ваш отзыв на автореферат в 2 экземплярах, заверенный печатью, просим присылать по адресу: 125412, Москва, ул. Ижорская, 13, стр. 2, ОИВТ РАН, ученому секретарю Диссертационного совета Д 002.110.02. Телефон для справок: (495)485 90 09.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 002.110.02 доктор физико-математических наук / .Л. Хомкин

© Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур РАН, 2008

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Настоящая диссертация посвящена исследованию теплофизических свойств плазмы криогенных жидкостей (азота, аргона, криптона и ксенона) и газообразных гелия и дейтерия при их ударном и квазиизэнтропическом сжатиях с использованием конденсированных взрывчатых веществ в областях давлений, достигающих ~ 1500 ГПа.

Цель работы

1. Создание и совершенствование методов генерации и диагностики состояний в плазме с сильным межчастичным взаимодействием.

2. Получение новой и анализ имеющейся информации о кинематических, термодинамических, оптических и электрофизических свойствах сжиженных инертных газов азота, аргона, криптона, ксенона, газообразных водорода, дейтерия и гелия при высоких плотностях внутренней энергии в состояниях, реализуемых при однократном, двукратном и квазиизэнтропическом сжатиях в областях давлений до ~ 1500 ГПа.

3. Экспериментальное обоснование, на основе совокупности экспериментальных данных, полуэмпирических уравнений состояния исследуемых веществ в широкой области давлений, достигающей субмегабарного диапазона.

Актуальность работы определяется необходимостью разработки представительных уравнений состояния, адекватно оценивающих влияние сильного межчастичного взаимодействия на свойства веществ в труднодоступной для расчетов области неидеальной плазмы высокого давления, образующейся, например, в перспективных энергетических установках. Неидеальная плазма возникает при воздействии на вещество ударных волн, ядерных взрывов, лазерного излучения или корпускулярных пучков. Плазменной неидеальностью определяются свойства веществ в области структурных или фазовых переходов, включая переходы «металл - диэлектрик». Исследование плотной высокотемпературной плазмы важно и для изучения фундаментальных свойств материи, составляющей основу Вселенной.

Данные, полученные в таких исследованиях, необходимы для прогнозирования влияния экстремальных импульсных воздействий на материалы и конструкции и решения широкого круга конкретных задач физики высоких плотностей энергии, связанных с численным моделированием нестационарных гидродинамических процессов, протекающих в условиях интенсивного импульсного энерговыделения.

Практика исследований показывает, что для повышения качества модельных уравнений состояния необходима разработка современных систем генерации и диагностики состояний веществ с высокой плотностью энергии, позво-

ляющих получать надежную экспериментальную информацию о кинематических, термодинамических, оптических и электрофизических свойствах неидеальной плазмы. Настоящая работа отвечает поставленным требованиям.

Научная новизна диссертационной работы

1.Ha адиабате Гюгонио в жидких азоте, аргоне, криптоне и ксеноне измерены плотности р да 4, 5, 7 и 13,5 г/см3 и температуры Та 56000, 31000, 20000 и 33000 К при давлениях Р да 265,230,90 и 233 ГПа соответственно. В ударной волне повторного сжатия в жидком аргоне измерена плотность да 7 г/см3 при давлении 530 ГПа. Впервые исследованы свойства ударно-сжатого жидкого криптона. Полученные данные, по исследованному диапазону давлений и температур, в 2-3 раза превосходят результаты зарубежных ученых, что и определяет новизну проведенных экспериментов.

2. При квазиизэнтропическом нагружении измерено сжатие:

- жидких аргона и ксенона до плотностей р » 9 г/см3 и р да 20 г/см3 при давлениях Р да 1000 ГПа и Р да 700 ГПа соответственно. Анализ данных позволяет утверждать об отсутствии аномальной сжимаемости аргона до давлений Р « 1000 ГПа и ксенона до Р да 200 ГПа.

- газообразного дейтерия до плотности р да 3 г/см3 при давлениях сжатия Р » 500 ГПа. В неисследованном ранее диапазоне давлений Р « 127-5-154 ГПа зафиксирован скачок плотности сжатого дейтерия Арф да 20 %.

3. Впервые в России на адиабате Гюгонио в газообразном гелии, имеющем начальную плотность, равную его плотности в жидком состоянии (р0»0,124г/см3), измерены плотность р да 0,8 г/см3 и температура Г« 50000 К при давлении Р да 100 ГПа.

4. Измерена электропроводность плазмы ударно-сжатых сжиженных благородных газов до g~io3 (Ом м)"1 в области давлений ударного сжатия до Р да 100 ГПа. Зарегистрирован эффект резкого (порогового) роста проводимости в аргоне, криптоне и ксеноне, вызванный «ионизацией давлением».

5. Впервые в динамическом эксперименте измерена электропроводность квазиизэнтропически сжатого газообразного водорода с «550 (ом см)"1 при давлении Р~ 1500 ГПа. Полученное значение удовлетворительно согласуется с оценками «минимальной металлической» проводимости диэлектриков в условиях сильного межчастичного взаимодействия.

6. Измерен коэффициент отражения света от фронта плоской ударной волны в жидких криптоне и ксеноне R да 13 и 20 % при давлениях Р да 76 и 68 ГПа соответственно. Полученные данные указывают на зеркальность фронта

ударной волны в криптоне и ксеноне при исследованных давлениях с величиной размытия не более 7-кг7 см. Ранее такие эксперименты с криогенными жидкостями в мегабарной области давлений не проводили, что и определяет их новизну.

Практическая и теоретическая значимость диссертации

1. Разработаны оригинальные экспериментальные устройства плоской, цилиндрической и полусферической геометрии для генерации ударных волн в мегабарной области давлений и современный оптический метод для диагностики сильно сжатых высокотемпературных состояний в сжиженных инертных газах, газообразных дейтерии и гелии. Полученные для сжиженных газов данные, по исследованному диапазону давлений и температур, в 2-3 раза превосходят результаты зарубежных ученых, являются оригинальными, соответствуют достигнутому мировому уровню и вносят значительный вклад в развитие физики высоких плотностей энергии.

2. Важность исследований свойств дейтерия обусловлена тем, что он является основным компонентом ряда термоядерных энергетических установок и его сжимаемость существенно влияет на параметры их надежности и энерговыделения. Зарегистрированный скачок плотности на 20 % при квазиизэнтропиче-ском сжатии газообразного дейтерия в диапазоне давлений 125-154 ГПа указывает на необходимость проведения дальнейших углубленных исследований свойств дейтерия в этой области давлений.

3. Исследования свойств плазмы гелия в мегабарной области давлений составляют основу для оценки сравнительной сжимаемости гелия и дейтерия, что имеет непосредственное отношение к анализу данных тестовых экспериментов на термоядерных энергетических установках, которые проводятся, как правило, заменой изотопов водорода на гелий. Такой подход требует прямого экспериментального подтверждения либо эквивалентности, либо разницы ^ сжимаемости этих газов.

4. Приведенные в диссертации данные опубликованы во многих научных изданиях и используются в ведущих научных центрах России: вРФЯЦ-ВНИИЭФ, Объединенном институте высоких температур РАН, Институте химической физики им. Н. Н. Семенова, институте проблем химической физики РАН (г. Черноголовка) для тестирования уравнений состояния плазмы в состояниях с высокой концентрацией энергии в диапазоне ультравысоких давле: ний до 1000 ГПа.

Личный вклад соискателя. Материал, представленный в диссертации, получен при непосредственном участии автора в формировании направлений

исследований, составлении технических заданий на исследование свойств веществ, разработку оригинальных конструкций плоской, цилиндрической, полусферической геометрии и методик диагностики высокотемпературных сильно сжатых сред, в постановке и проведении экспериментальных исследований, обобщении, интерпретации и представлении полученных результатов.

Достоверность и надежность экспериментальных результатов автора обоснована комплексным подходом к получению и анализу экспериментальных данных с одновременным (как правило) использованием совокупности методик: рентгеновской, электроконтактной, пирометрической и электрофизической. Кроме того, полученные результаты согласуются с отдельными экспериментальными и расчетно-теоретическими исследованиями в области их применимости, выполненными другими авторами, и опубликованными в литературе. Расчеты экспериментальных устройств выполнены по газодинамическим программам, принятым для использования в РФЯЦ-ВНИИЭФ. При анализе полученных данных использовались программы и уравнения состояния, разработанные сотрудниками РФЯЦ-ВНИИЭФ и других ведущих научных центров России: ИПХФ РАН, МФТИ-ГУ, ОИВТ РАН.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработаны оригинальные экспериментальные устройства плоской, цилиндрической и полусферической геометрии для генерации сильно сжатых высокотемпературных состояний и современные средства диагностики для исследования свойств сжиженных инертных газов, газообразных дейтерия и гелия при их ударном и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений, достигающей ~ 1500 ГПа.

2. На основе созданной лабораторной техники и методик получен комплекс новых экспериментальных данных для исследованных веществ в экстремальных условиях: по плотности до р « 20 г/см3, температуре до Г « 56000 К, электропроводности до с»ю5 (Ом-м)'1 и скорости звука до С я 8 км/с, который использован для:

а) тестирования модельных уравнений состояния благородных газов, гелия и дейтерия в области уникально высоких плотностей до р « 20 г/см3 и давлений до Ра> 1000 ГПа;

б) экспериментального обоснования:

• «холодной» ионизации благородных газов давлением;

• отсутствия аномальной сжимаемости аргона до Р « 1000 ГПа;

• наличия структурного перехода в ксеноне при давлениях выше Р~ ~ 200 ГПа;

• скачка плотности на и 20 % в газообразном дейтерии при квазиизэнтро-пическом сжатии в области давлений 125-154 ГПа, предсказанного по результатам первопринципных и полуэмпирических расчетов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 100 работ (отчеты, тезисы, статьи, доклады). Результаты, представленные в настоящей работе, докладывались на совещаниях по теплофизическим свойствам веществ (ТСВ), проводимых во ВНИИЭФ, ВНИИТФ и Институте прикладной математики (ИПМ, г. Москва), на научно-координационных сессиях «Исследования неидеальной плазмы» в 1998, 1999,2000,2001,2002, 2003,2004,2005 и 2006 гг., на международных конференциях по ударным волнам в конденсированных средах "Shock Compression of Condensed Matter": Сиэтл-1995, Варшава- 1995, Амхерст-1997, С.-Петербург- 1998, 2000 и 2002 гг., Сноуборд- 1999, Атланта-2001, Портленд - 2003, Балтимор - 2005, на конференциях - Joint 20th AIRAPT-43th EHPRG Conference on Science and Technology of High Pressure - 2005 (Карлсруэ, Германия) и SCCM-2005 (Москва), а также на международных конференциях: III, V, VII и IX Харитоновские тематические научные чтения (г. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ - 2001,2003,2005 и 2007 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованных источников, который содержит 224 работы. Текст изложен на 220 страницах, включает 110 рисунков и 15 таблиц.

Во ВВЕДЕНИИ представлена актуальность и анализ состояния экспериментальных исследований по теме настоящей работы, обоснована необходимость новых подходов к разработке экспериментальных устройств и методов диагностики высокотемпературных сильно сжатых состояний плазмы с использованием современной техники.

В ГЛАВЕ 1 приведены результаты измерения ударно-волновой сжимаемости жидких азота, аргона, криптона и ксенона, в том числе в неисследованных областях давлений, существенно превосходя ранее полученные данные. Внимание, которое было уделено исследованию аргона, криптона и ксенона, связано с необходимостью исключить влияние диссоциации на процессы, происходящие в веществах в экстремальных условиях. С другой стороны, эксперименты с жидким азотом необходимы именно для изучения роли диссоциации при ударном сжатии, которая может сопровождаться возбуждением внутримолекулярных колебаний и одновременно электронных степеней свободы, разрывом химических связей в молекулах, образованием устойчивых компактных структур или новых фаз с определенной степенью коллективизации электронов. Для этих исследований разработаны оригинальные криостаты плоской и полу-

сферической геометрии [1-2], используемые в комплексе с плоскими и полусферическими генераторами ударных волн (ГУВ) [3-4].

Для жидкого азота данные настоящей работы в ЩЦ) координатах приведены на рис. 1.1. При доверительной вероятности 90 % лучшее описание точек в области массовых скоростей 1 км/с < 11/ < 4,17 км/с достигается линейной зависимостью (линия 1)

0= 1,572+ 1,3651/. (1.1)

Аппроксимационная зависимость для ЩЦ) данных в области 4,17 км/с < и < 11.3 км/с имеет следующий вид (кривая 2)

0 = -2,008 + 3,375У-0,337С/2+0,015(/3. (1.2)

При I/ > 11,3 км/с данные описаны линейной зависимостью (линия 3)

О = -1,174+ 1,407и. (1.3)

и, км/с

Рис. 1.1. Адиабата Гюгонио жидкого азота. Аппроксимации: ] - по формуле (1.1); 2 - по формуле (1.2); 3 - по формуле (1.3)

Как видно из рисунка, зафиксировано уменьшение наклона £>([/) зависимости при I/» 4 км/с и последующее возрастание при £/«9 км/с, что указывает на изменение характера сжатия. Связано это, по-видимому, с процессами, одновременно происходящими в азоте при воздействии высоких давлений и температур - диссоциацией молекул и ионизацией молекул и атомов, сопровождающихся появлением и взаимодействием совокупности частиц и свободных электронов. Преобладание того или иного вида взаимодействий на

разных участках фазовой диаграммы азота и определяет характер поведения ударной адиабаты.

ЩЦ) адиабаты сжиженных благородных газов приведены на рис. 1.2.

U, км/с

Рис. 1.2. D(U) адиабаты сжиженных благородных газов: Эксперимент - аргон: Д - Thiel, Alder (1966); □ - Nellis, Mitchel (1980); Л - [1]; и - [2]; криптон: • - [5]; ксенон: V - Nellis et al. (1982); ♦ - [6]; * - [7]. Данные для аргона и криптона смещены вверх по оси ординат на 4 и 2 км/с соответственно; сплошные линии - аппроксимации

Для криптона минимальное значение остаточной дисперсии соответствует адиабате

D = 0,648+1,987£/-0,121i/2, (1.4)

которая и принята за номинальную в области массовых скоростей 1 км/с <U< 5 км/с.

Для жидкого аргона вся совокупность результатов аппроксимирована двумя зависимостями

0 = 0,971 + 1,922У-0,079£/2 при U < 3,69 Км/с;

(1.5)

0 = 2,82 + 1,137£/ ПрИ [/>3,69 КМ/С.

Для жидкого ксенона в области массовых скоростей 1,4 км/с < U < 8 км/с экспериментальные данные аппроксимированы зависимостью

D = l, 471 + 1,2S1U-0.02U2. (1.6)

При описании полученных экспериментальных данных для благородных сжиженных газов использовались две модели: полуэмпирическое уравнение со-

стояния для твердой и жидкой фаз веществ [1,6] и квазихимическое представление для сильно сжатой высокотемпературной среды (модель БАНАIV) [2, 8].

Экспериментальные данные настоящей работы в Р-р координатах для криптона, аргона и ксенона приведены на рис. 1.3,1.4 и 1.5 соответственно.

Для криптона в области до 100 ГПа рассчитанная ударная адиабата [8], учитывающая роль термического возбуждения электронов при давлениях выше я 30 ГПа, хорошо согласуется с экспериментальными данными [5].

р, г/см3

Рис. 1.3. Адиабата Гюгонио жидкого криптона: расчет [8]: 1 - изотерма Т = 0 К; 2 - адиабата Гюгонио

Для аргона, как видно из рис. 1.4, расчеты по модели [1], учитывающие термическое возбуждение электронов, удовлетворительно описывают совокупность экспериментальных данных на основной (кривая 1) и отраженной (кривая 2) ударной волне в области давлений до 100 ГПа. Расчеты по модели SAHA IV удовлетворительно описывают данные экспериментов до Р & 250 ГПа на основной ударной адиабате (кривая 4) и до давлений « 530 ГПа на ударных адиабатах повторного сжатия (кривые 5 и 6) [2].

Анализ данных по ксенону (см. рис. 1.5) показал, что в исследованной области давлений все результаты нельзя описать одним уравнением состояния, которое в работе [6] обозначено как УРС Хе 1. Для удовлетворительного описания данных при высоких давлениях в работе [6] был постулирован фазовый переход в ксеноне в новую фазу Хе 2 при давлении Р я 80 ГПа и плотности р = 8,37 г/см3 с учетом металлизации ксенона при плотности р = 13,13 г/см3.

Рис. 1.4. Адиабата Гюгонио жидкого аргона. Расчет [1]: 1-е учетом возбуждения электронов; 2 - двукратное сжатие; 3 - изотерма Т = модель ¡ЗАНА [2]: 4 - однократное сжатие; 5, 6- двукратное сжатие

О К;

Рис. 1.5. Адиабата Гюгонио жидкого ксенона: Эксперимент - на основной адиабате: V - Кеекг е1 а1. (1965); □ - ЫеШэ й а1. (1982); • - [6]; * - [7]; * - на адиабате повторного сжатия [7]; статическое сжатие: + - Аваипн е1 а1. (1984); Д - Летал й а1. (1985); О - ОоеНе1 е1 а1. (1989). Расчет [6]: 1 - с учетом возбуждения электронов для фазы Хе1; 2 - для фазы Хе2; изотермы: 3 - фаза Хе 1; 4 - фаза Хе2

Считалось, что при фазовом переходе происходит только изменение наклона кривой упругого взаимодействия без скачка плотности. При сделанных предположениях В.Д. Урлину и О.Л. Михайловой (ВНИИЭФ) удалось удовлетворительно описать все данные по ударному сжатию и увеличение плотности жидкого ксенона, квазиизэнтропически сжатого цилиндрической оболочкой до плотности р к 20 г/см3 [6,9].

В настоящей работе измерено ударно-волновое сжатие жидкого азота в области давлений до Р и 265 ГПа (рис. 1.6). Данные при давлениях Р > 80 ГПа получены впервые. Экспериментально показано, что при Р ¡» » 100-И 20 ГПа достигнута максимальная плотность р « 3,5 г/см3 с ее последующим уменьшением до р » 3,2 г/см3 при возрастании давления до Р » 265 ГПа.

РИт

300

275

250

225

200

а 175

Е 150

«с 125

100

75

50

25

0

1 1 ■ 1 *Н* 1 1 1 1

1. ' +

+. Т

; '+. 1 \

'+. \ 2

'+ \

г '+ Л

- •./ f-■ ■

- s'j?

л *

rODfi*^ 3 4 • ■ •

1.0

0.9

0.8

0.7

ч

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0.0

1.0

1.5

2.0

2.5

р, г/см3

3.0

3.5

4.0

Рис. 1.6. Ударная адиабата жидкого азота: Однократное сжатие - настоящая работа: * - полусферический генератор УВ; • - плоский генератор УВ; О - Зубарев, Телегин (1962); □, Л - Nellis et al. (1991); О - двукратное сжатие (Nellis et al. (1991)); 1 - аппроксимация (настоящая работа); 2 - расчет [10]; 3 - аппроксимация (Nellis et al. (1991)); + - расчет концентрации молекул (Calef, Ree (1987)); 4 - аппроксимация данных (+)

Расчеты концентрации молекул (Calef, Ree (1987)), показывающие, что уже при давлении Р ~ 60 ГПа достигается фазовая граница, разделяющая молекулярную и атомарную области азота, позволяют предположить, что зарегистрированный в экспериментах максимум плотности сжатого азота соответствует, по-видимому, завершению процесса диссоциации.

Разработанные криогенные конструкции позволяют использовать их с различными полусферическими ГУВ [4], что дает возможность расширить диапазон исследований свойств сжиженных инертных газов при ударном сжатии, например, в ксеноне до давлений Р я 1000 ГПа.

В ГЛАВЕ 2 приведены результаты измерения температур в сжиженных инертных газах, полученные по регистрации излучения фронта ударной волны. Приведены конструкции пирометров, разработанных по техническим заданиям автора, в том числе высокоскоростного 5-канального пирометра видимого диапазона спектра, построенного на ФЭУ со скоростью нарастания анодного тока

1.2 не [11]. Вместе с кинематическими Щ.Ц) параметрами ударной волны температурные данные обеспечивают полную информацию о термодинамическом состоянии исследованных веществ в условиях экстремально высоких давлений. Экспериментальные значения температур в ударно-сжатых жидких аргоне, криптоне, ксеноне и азоте в зависимости от давления приведены на рис. 2.1,2.2,

2.3 и 2.4 соответственно.

Рис. 2.1. Зависимость температуры ударно-сжатого жидкого аргона от давления

Сравнение данных настоящей работы для жидкого аргона с расчетами в квазихимическом представлении показывает, что модель БАНАIV удовлетворительно описывает полученные результаты. Однако имеются области, где наблюдается отклонение рассчитанных данных от эксперимента, что может быть связано с упрощенным определением параметров отталкивания в использованной модели.

20

ь;

15

10

—1—1—1—1—1—1- 1 <—1—1—1—|— 1 1 1 1

| 1 |

/1 1 < |

И3 I

&/Ч Эксперимент [5]:

~ / 9 - X = 670 нм

/ ■ - X = 430 нм

/ ♦ - X = 500 нм

1 - аппроксимация данных . ....................

20

40 60

Р, ГПа

80

Рис. 2.2. Зависимость температуры ударно-сжатого жидкого криптона от давления

50 45 « .1 - § " г •)

40

35 . < <

Я 30 -

Ьч" 25 -

20 -

15

10 - /г

5 -р

0 ■ 1_

3

600 700 100 900 1000 ИОО>

Время, не

Н*ч

Эксперимент: О -[6] □ -[15]

- настоящая работа Расчет: 1,2, 3 - [6]

_1_I_I_I_

50

100 150 Р, ГПа

200

250

Рис. 2.3. Зависимость температуры ударно-сжатого жидкого ксенона от давления

Анализ полученных данных показал хорошее согласие экспериментальных и рассчитанных температур в ударно сжатых благородных газах до Т - 10000 К в области давлений до Р « 20-г40 ГПа по УРС ВНИИЭФ (В.Д. Урлин, О.Л. Михайлова). При более высоких давлениях рассчитанные

равновесные температуры, даже с учетом электронного возбуждения, лежат существенно выше экспериментальных значений.

Исследования показали, что различие измеренных температур от рассчитанных равновесных связано с механизмом установления термодинамического равновесия между электронами и фононами решетки. Впервые этот механизм был обоснован в работе [12] при теоретическом рассмотрении экспериментальных температур ударно сжатых ионных кристаллов в мегабарной области давлений.

В опытах с ксеноном зафиксирована особенность излучения, связанная с тем, что после резкого роста наблюдается небольшое снижение яркости излучения по мере движения ударной волны (УВ) по образцу. Характерная осциллограмма излучения фронта УВ в жидком ксеноне в эксперименте при давлении Р = 188 ГПа приведена на вставке к рис. 2.3. Механизм снижения температуры на фронте УВ в ксеноне в этой области давлений в настоящее время является открытым. Температура, измеренная в этом эксперименте, получена по величине максимальной интенсивности излучения, достигаемой после выхода УВ в жидкий ксенон (т. 1 на вставке).

В ударно-сжатом жидком азоте (рис. 2.4) до давлений Р « 90 ГПа экспериментальные результаты настоящей работы хорошо согласуются с данными, известными из литературных источников. В области давлений до Р » 300 ГПа все эксперименты удовлетворительно описывает расчет А. Б. Медведева [10], в котором было использовано обобщение модифицированной модели Ван-дер-Ваальса на случай химически и ионизационно реагирующих смесей.

На рис. 2.5 приведены две характерные осциллограммы излучения фронта УВ в жидком азоте при давлениях Р и 90 ГПа (а) и 265 ГПа (б). Как видно из осциллограмм, в экспериментах изменяется характер нарастания излучения на фронте УВ. В опыте при давлении « 90 ГПа (см. рис. 2.5, а) резкий рост излучения в течение первых ~ 100 не сменяется более медленным нарастанием в течение последующих ~ 250 не.

При давлении Р » 265 ГПа (см. рис. 2.5, б) рост сменяется участком с практически постоянным уровнем излучения. Качественно разницу в характере осциллограмм можно объяснить диссоциацией азота. Как видно из рис. 2.4, расчет концентрации молекул азота показывает, что при давлении Р « 90 ГПа уже половина молекул диссоциирована, а при давлениях Р~ 130 ГПа диссоциация практически завершена. Это означает, что рост электронов, с которыми связан характер излучения, до этого давления определяется ионизацией из молекул и атомов, а при более высоких давлениях - только из атомов. При этом меняется и характер излучения фронта УВ.

70 60 50 ¡40 Г30 20 10 0

. . I 1 1 MJl'I ' " 1 ГТ-ггтт, ■ 111|1

Ч"и

" \ У -

: \ у'' 1 Г

у у

+ У у'

■ V' \ У / \ /

А*

-

^ \ Эксперимент:

• , * - настоящая работа " Ш -Nellisetal. (1991) J

■................ О -[13] .... 1 .... г . . . . I . .

1,0 0,9 0,8 0,7

ч 0,6 «i

0,5 I

0,3 0,2 0,1 0,0

50

100

150 200 Л ГПа

250

300

Рис. 2.4. Зависимость температуры ударно-сжатого жидкого азота от давления: 1 - расчет (Calef, Ree (1987)); 2 - расчет [10]; + - концентрация молекул (расчет (Calef, Ree (1987)); 3 - аппроксимация данных (+)

о

_ -1 CQ .2

1° g -5

Х = 498 нм

Х = 450 нм

— ***** Г —

\ г

\ /

V

Ч

О 100 200 300 400 500 600 700 800 100 200 300

Время, не ВР^».нс

а б

Рис. 2.5. Осциллограммы излучения фронта УВ в жидком азоте: а - при давлении 90 ГПа; б - при давлении 265 ГПа

Впервые в области давлений до Р » 100 ГПа исследовались отражательные свойства фронта УВ в жидком криптоне. В экспериментах зарегистрирован коэффициент отражения света от фронта УВ г « 13 % при давлении Р » 76 ГПа [5]. В аналогичном опыте в жидком ксеноне измерен коэффициент отражения света г« 20 % при давлении Р » 68 ГПа. Такие величины отражательной способности могут означать, что ксенон и криптон в условиях динамических экспериментов, по-видимому, не являются чисто диэлектриками, а отражают как металлы. Полученные данные указывают на зеркальность фронта УВ в крипто-

не и ксеноне при исследованных давлениях с величиной размытия не более 7 -1 о~7 см. Ранее такие эксперименты с криогенными жидкостями в мегабарной области давлений не проводились, что и определяет их новизну.

В ГЛАВЕ 3 приведены результаты исследований удельной электропроводности конденсированных благородных газов до значений с~105(ом •м) за фронтом плоской УВ в диапазоне давлений Р ~ 10+90 ГПа. В экспериментах использовалась схема измерений высокой электропроводности с разделением измерительных и подводящих ток к ударно сжатому веществу электродов. По сравнению с проводимостью диэлектриков в исходном состоянии (с~ю"6(ом м)"Ч зарегистрировано возрастание удельной электропроводности сжиженных благородных газов за фронтом плоской УВ на ~ 11 порядков.

Экспериментальные данные в зависимости от амплитуды УВ показывают насыщение электропроводности на уровне 0~ю5(0мм)~' в жидком ксеноне, криптоне и аргоне при давлениях Р и 40, 80 и 100 ГПа соответственно (рис. 3.1).

2 О

10' ■

\о' •

10! ■

•f

«

i ♦

♦ ♦

R = 20% I •

\

R =13%

Эксперимент [16]: ■ -Xe A -Kr • -AT

40 60 P. ГПа

80

100

Рис. 3.1. Зависимость электропроводности сжиженных благородных газов от давления [16]

13 эв

= 4.8 эВ

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 Ю'/Г, К"'

Рис. 3.2. Зависимость электропроводности сжиженных благородных газов от температуры [16]

Выявлены участки экспоненциальной зависимости электропроводности от температуры, характерные для- поведения аморфных полупроводников (рис. 3.2). Из аппроксимационных зависимостей электропроводности от равновесной температуры (см. рис. 3.2) определены величины энергетических зазоров между валентной зоной и зоной проводимости: Е = 14,8±0.9 эВ в аргоне, Е = 13±1,4 эВ в криптоне и Е = 9,6±1,2 эВ в ксеноне [16].

Теоретическое рассмотрение экспериментальных данных настоящей работы показывает, что модифицированная химическая модель SAHA [8], учиты-

вающая частичное электронное вырождение, кулоновское взаимодействие свободных зарядов и отталкивание частиц на коротких расстояниях, позволяет получить удовлетворительное согласие рассчитанных и экспериментальных значений удельных электрических проводимостей для жидких аргона (рис. 3.3), криптона (рис. 3.4) и ксенона (рис. 3.5).

ю' ю' ю' ю1

о"

10' ю-' ю-1 10"

10"3 10'2 10"' 10° р,г/см'

Рис. 3.3. Зависимость удельной проводимости аргона от плотности [8]

К общим особенностям поведения электропроводности инертных газов можно отнести тот факт, что удельная электропроводность плазмы жидких аргона, криптона и ксенона в процессе сжатия резко возрастает на 3-5 порядков, достигая значений с~ю_3 (Ом-см)"', характерных для щелочных металлов, в узком диапазоне плотностей: р ~ (2+4) г/см3 в аргоне, р ~ (4-5-8) г/см3 в криптоне, р ~ (5+10) г/см3 в ксеноне. Как видно из рисунков, с возрастанием молекулярного веса элементов скачок электропроводности при ионизации давлением уменьшается, достигая в ксеноне всего двух порядков величины.

Полученные данные демонстрируют явно выраженный пороговый по плотности эффект и качественно противоречат моделям слабонеидеальной плазмы. Главная причина этого эффекта - так называемая ионизация давлением, которая имеет место при «холодною) (кьт<1) сжатии вещества при высоких плотностях. С ростом температуры этот эффект становится менее очевидным и исчезает при очень высоких температурах.

В цилиндрическом устройстве измерена электропроводность квазиизэн-тропически сжатого газообразного водорода с»550(0м см)"' при давлении Р-ШОГГИв].

„ Л

: □ г п ° р вр.»» __ 1 У' / 1 • ) ^^ 1 | ; — ★ 1А

I Г=20кК

; Г=10кК ★ | :

* 1 !

-- ЭДНА IV [8] Эксперимент; П - Т-20-25 кК [18] ★ - Т-5-15 кК [15-16] • - Т-1.75кК [17]

г— * /

__Г=5кК

" г

....... ........1 ........

ю4

10' 10!

ю-1 ю-2 ю-3

0,1 1 10

р, г/см

Рис. 3.4. Зависимость удельной проводимости криптона от плотности [8] 10' 104 105

1 Ю2

2

ю' 10° ю-' ш-2

Рнс. 3.5. Зависимость удельной проводимости ксенона от плотности [8]

Разработаны конструкции для одновременного измерения сжимаемости и электропроводности газообразного водорода и его изотопов в мегабарной области давлений. Предлагаемые методы исследований основаны на богатой и успешной практике работы с газами высокого давления и используют лучшие разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ в этой области.

В ГЛАВЕ 4 приведены результаты по квазиизэнгропической сжимаемости жидких аргона и ксенона в устройствах цилиндрической геометрии, в кото-

\ Т— 100 кК —*

Ь V ^ ¿/и Т= 30 к!^' —¡Г; У*

«ч Г= 101 ¡с-

Эксперимент: * • настоящая работа : V - [20] О - [18] г Расчет: :--БАНАIV [8] «ч

т

К

0,1 1 ю

р, г/см3

рых сжатие осуществляется системой небольших по амплитуде ударных волн, последовательно воздействующих на исследуемое вещество. Превосходя, по величине конечного давления, возможности ударно-волнового эксперимента, трансформация ударно-волнового сжатия в квазиизэнтропическое существенно снижает термический нагрев образцов.

Разработка устройств для осуществления изэнтропического сжатия до настоящего времени представляет сложную техническую задачу. Имеется ограниченное число публикаций, в которых говорится о реализации этого метода сжатия. Принцип квазиизэнтропического сжатия при многократной циркуляции УВ в цилиндрической системе схематически рассмотрен в [21].

В экспериментах настоящей работы с аргоном и ксеноном использован динамический метод сжатия с применением цилиндрического заряда, создающего систему сходящихся и отраженных УВ, циркулирующих в объеме исследуемого вещества [9,22]. При этом достигаются высокотемпературные изэн-тропы; их положение зависит от массы взрывчатых веществ и геометрии экспериментальных устройств, т. е. параметров, которые можно менять в широком диапазоне. Практическая реализация разработанных криогенных цилиндрических конструкций позволила в экспериментах исследовать те области фазовых диаграмм аргона и ксенона, где теоретически предсказываются их структурные переходы или металлизация. Достигнуто давление изэнтропического сжатия в жидком ксеноне Р и 700 ГПа при плотности р « 20 г/см3 [9], а в жидком аргоне Р » 1000 ГПа при плотности р » 9 г/см3 [23].

Результаты экспериментов по квазиизэнтропической сжимаемости жидкого ксенона приведены на рис. 4.1. Из рисунка видно, что результат при Р = = 40 ГПа хорошо описывается уравнением состояния Хе 1 [6]. Рассчитанная изэнтропа, проходящая через экспериментальную точку, имеет значение SIR = = 13,6 (здесь S - энтропия, R - газовая постоянная). Зарегистрирована высокая сжимаемость жидкого ксенона при давлениях выше Р « 200 ГПа, которая экспериментально и теоретически обоснована образованием новой более плотно-упакованной фазы ксенона при плотностях р > 8 г/см3 [6].

Экспериментальная точка при давлении ксенона Р = 720 ГПа и плотности р « 20 г/см3 удовлетворительно описывается только уравнением состояния плотно упакованной фазы Хе 2, которое учитывает переход в ксеноне из ГЦК в ГПУ структуру при ПЛОТНОСТИ Р„р=8,37г/см3 И металлизацию при рм =13,13 г/см3 [9]. Рассчитанный отрезок изэнтропы при величине S/3R = 16,1, приведенный на рис. 4.1, согласуется с экспериментом в пределах разброса, Изэнтропа же, рассчитанная по уравнению состояния фазы Хе 1, не описывает эксперимент.

Значение плотности р^ =19,4г/см3, рассчитанное по УРС ксенона с параметрами для фазы Хе 2, хорошо согласуется с экспериментальной величиной

рэк=(20,1±1,2)г/см3 и лежит на изэнтропическом участке газодинамического распределения; температура в этом состоянии оценивается значением Т= 14300 К.

р, г/см

Рис. 4.1. Квазиизэнтропическое сжатие жидкого ксенона: О - эксперимент (О - расчет) [6,9]. Статическое сжатие: Д - Jisman et al. (1985), О - Goettel et al. (1989). Расчет: пунктирные I, 2 и 3 - для Хе 1, сплошные 2 и 3 - для Хе 2, (2 -структурный переход, 3 - металл); изотермы Г= 298 К: 4-Хе 1,5-Хе 2

Экспериментальные результаты по квазиизэнтропической сжимаемости жидкого аргона в Р(р) координатах приведены на рис. 4.2 вместе с данными, полученными при квазиизэнтропическом сжатии газообразного [24] и твердого аргона [17]. Там же нанесены рассчитанные изэнтропы с соответствующими экспериментам значениями энтропии S/R.

Как видно из графика, наблюдается хорошее согласие экспериментальных данных и расчетных изэнтроп, которые существенно «мягче» ударной адиабаты и приближаются к упругой кривой. На рис. 4.2 нанесено также распределение давления в жидком аргоне от плотности Р(р) (кривая 3) в эксперименте при давлении сжатого аргона Р = 1060 ГПа. Видно, что эта зависимость практически совпадает с рассчитанной изэнтропой (кривая 4) при значении SIR = 13,83, т. е. основная масса сжатого аргона имеет минимальную энтропию, значение которой приведено выше.

Из рис. 4.2 видно, что температуры на изэнтропах существенно ниже, чем температуры на ударной адиабате (Г~ 40 кК при Р » 200 ГПа). Например, нагрев

жидкого аргона при квазиизэнтропическом сжатии в экспериментах составляет 6600, 11400 и 19000 К при давлениях 93, 247 и 480 ГПа соответственно. Анализ показывает, что доля теплового давления в сжатом аргоне в исследованном диапазоне составляет 25-31 % от полного давления.

р, г/см3

Рис. 4.2. Квазиизэнтропическое сжатие аргона: • - [22-23]; О - [24], А - [17]. Сжатие на адиабате Гюгонио - однократное: * - [1, 2]; □ - Nellis, Mitchel (1980); - двукратное [2]. Расчет: 1 - адиабата Гюгонио [1]; Рх - изотерма Т= 0 К [1]; расчет [22, 23]: 2, 4- изэнтропы; V - в момент остановки оболочки; 3 - распределение Р(р); расчет [25]: + - переход ГЦК-ГПУ; х - металлизация ГПУ-решетки;

- металлизация ГЦК-решетки

Измерения квазиизэнтропической сжимаемости аргона и ксенона выполнены в области плотностей, где нет других экспериментальных данных, т. е. обладают абсолютной новизной.

В ГЛАВЕ 5 приведены результаты по исследованию свойств газообразных дейтерия и гелия при ударно-волновом и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений до Р* 500 ГПа. Для достижения мегабарного диапазона давлений в газообразных дейтерии и гелии с использованием полусферических генераторов ударных волн [4] их начальная плотность должна быть близка к плотности этих газов в сжиженном состоянии при нормальном давлении. Для таких

экспериментов разработана полусферическая ячейка, рассчитанная на начальное давление газа до г0 « 300 МПа (3000 атм) [26]. Для заполнения капсулы газообразным дейтерием использовался металлогидридный источник изотопов водорода высокого давления на основе ванадия. Для наполнения ячейки гелием применен специально разработанный термокомпрессионный источник, рассчитанный на заполнение газом объемов « м см3 до давлений />0 »300 МПа (3000 атм).

В экспериментах с дейтерием и гелием использовалась одна и та же экспериментальная конструкция, схематически приведенная на рис. 5.1 [26].

Рис. 5.1. Схема экспериментального устройства

Исследуемый газ находится в капсуле 1 изготовленной из стали, обладающей высокой прочностью и стойкостью в атмосфере водорода. Герметизация капсулы осуществляется с помощью основания 2, изготовленного из той же стали. Для повышения давления ударного сжатия в газе под корпусом 1 расположен полусферический экран 3 из алюминия АД1. На расстоянии 5 от экрана 3, составляющем базу измерения скорости УВ в газе, закреплена полусферическая латунная обойма 4, в которую вклеены четыре группы оптических датчиков (световодов), полированные торцы которых устанавливались заподлицо с внешней поверхностью обоймы. Первая, вторая и третья группа состояла из трех световодов диаметром 200 мкм, длиной » 30 мм, расположенных от центра на диаметре «4, 6 и 10 мм соответственно. Четвертая группа состояла из шести световодов, расположенных на диаметре и 15 мм. Для контроля за состоянием в экране измерялась скорость УВ в трех эталонных образцах 5, изготовленных из того же материала, что и экран устройства, равномерно расположенных на обойме 4 на диаметре «15 мм.

Излучение фронта УВ, прошедшей экран 3 и эталонные образцы 5 по оптическим датчикам 6, расположенным в корпусе капсулы 1, и оптиковолоконным линиям 7 передавалось на регистрирующую аппаратуру. Мини-

мальный угол отклонения световодов от вертикальной оси составлял 10°, максимальный 35°.

Схема опыта (см. рис. 5.1) предусматривает одновременное измерение параметров ударного сжатия в экране экспериментального устройства и скорости движения УВ в исследуемом газе на одном радиусе измерения (Дтм), что необходимо для оценки параметров ударно-сжатого газа по методу «отражения» при известной ударной адиабате материала экрана.

После инициирования мощного ВВ 8 продуктами взрыва через воздушный зазор 9 разгонялся стальной полусферический ударник 10, формирующий при соударении с полусферическим корпусом 1 ударную волну в нем, которая далее последовательно передавалась в алюминиевую оболочку 3 и исследуемый газ, сжимая и необратимо нагревая его. Для исключения влияния воздушной УВ на результаты эксперимента воздух из полости между корпусом 1 и ударником 10 откачивался до остаточного давления не выше 10 торр.

Одновременное сочетание в экспериментах методик статического и динамического сжатия позволило в настоящей работе получить в исходном состоянии начальную плотность газообразного дейтерия близкую к плотности жидкого (и даже выше), а конечные состояния сжатого дейтерия в мегабарной области давлений « 120 ГПа [26].

Результаты опытов с газообразным дейтерием из настоящей работы в координатах давление - плотность приведены на рис. 5.2 вместе с результатами расчетов, выполненных в трех вариантах.

В первом варианте использовалась модифицированная химическая модель плазмы 8АНА [26]. В этом случае дейтерий рассчитывался как сильно неидеальная смесь ионов, электронов, атомов и молекул (а также отрицательных и молекулярных ионов — ТУ и соответствии с расчетами по модифици-

рованной химической модели плазмы, за фронтом УВ реализуются состояния плотной сильно неидеальной (Г~15), частично ионизованной (пе/пн~ 1), частично вырожденной (лея.?~з) и практически изотермической (Т « 22+24 кК) плазмы дейтерия.

Во втором варианте расчеты проводились с использованием уравнения состояния водорода, построенного на базе модели сжимаемого коволюма (МСК) [27]. Рассматривалась смесь пяти сортов частиц: молекул, атомов, положительно заряженных молекулярных ионов, протонов и электронов. На ударных адиабатах в МСК наблюдаются два максимума плотности: нижний обусловлен диссоциацией молекул, верхний - ионизацией частиц [26]. На положение второго максимума влияют многие факторы. В частности, к заметному возрастанию плотности и соответствующего давления приводит использование

при высоких температурах приближения жесткий ротатор - гармонический осциллятор (ЖРГО) для молекул и особенно молекулярных ионов.

На рис. 5.2 также приведены ударные адиабаты дейтерия, рассчитанные методом Монте-Карло для реагирующих смесей [28], который может учитывать любое количество реакций, в том числе, как частный вырожденный случай, фазовые превращения. В расчетах [28] учитывалась только реакция диссоциации молекул водорода на атомы Б и обратная ей реакция рекомбинациис^ою. При температурах, значительно меньших энергии основного уровня атома водорода ~ 13,6 эВ, и при исследованных плотностях ионизация не учитывалась.

Рис. 5.2. Адиабаты Гюгонио газообразного дейтерия: Расчет - модель БАНА [26]: 1 - Ро =0,1335 г/см3; 2 - Ро =0,153 г/см3; 3- Ро =0,1745 г/см3; модель МСК [27]: 4- р0 = 0,1335 г/см3; 5 - Ро = 0,153 г/см3; 6 ~ Ро = 0,1745 г/см ; модель теМС [28]: 7- Ро = 0,1335 г/см3; 5- Ро =0,153 г/см3; 9- Ро = 0,1745 г/см3

Как видно из рисунка, все три модели хорошо согласуются с результатами экспериментов по ударному сжатию предварительно сжатого газообразного дейтерия из настоящей работы.

Экспериментальные значения температуры ударно-сжатого газообразного дейтерия приведены на рис. 5.3 вместе с рассчитанными 7Х-Р)-зависимостями [26].

Результаты работы показывают, что экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с результатами расчетов по моделям МСК и БАНА.

35000

30000

fl 25000

Гч

20000

15000

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 P, ГГ1а

Рис. 5.3. Зависимость температуры удармо-сжатого газообразного дейтерия

от давления:

Расчет (р0 = о,153 г/см'): /-модель МСК [27]; 2 - модель SAHA IV [26]; расчет (р0 =0,1335 г/см5): 3 - модель МСК; 4 - модель SAHA IV

Экспериментальные данные для гелия из настоящей работы приведены на рис. 5.4 вместе с результатами, полученными в LLNL также в экспериментах с газообразным гели< i [29]. Там же показаны результаты расчетов, выполненных в различных приближениях: 1) по модели SCVH [29], 2) по модели Ross,а [30], по УРС № 5760 из библиотеки SESAME [31] и по модели [32]. Как видно из рисунка, результаты настоящей работы удовлетворительно согласуются с данными лазерных экспериментов [29] и с результатами расчетов по моделям [30,31]. В то же время расчет, выполненный в рамках строгих первопринципных подходов - квантовым методом Монте-Карло [32], показывает меньшее сжатие, чем это следует из экспериментов [29] и настоящей работы.

Экспериментальные значения температур ударно сжатого газообразного гелия приведены на рис. 5.5 вместе с расчетом по модели [32]. Как видно из рисунка, расчет хорошо согласуется с экспериментом из настоящей работы при давлении « 90 ГПа, а в области давлений до 70 ГПа демонстрирует завышенные значения температур.

Измерение сжимаемости газообразного дейтерия при более высоких давлениях выполнено в условиях квазиизэнтропического нагружения. В экспериментах, проведенных на рентгенографическом комплексе РФЯЦ-ВНИИЭФ, в диапазоне давлений до ~ 500 ГПа измерена квазиизэнтропическая сжимаемость газообразного дейтерия до плотностей р»3 г/см3 [33], в том числе

в не исследованной ранее области давлений Р я 125-гЗООГПа. В этих исследованиях использовались двухкаскадные устройства цилиндрической геометрии (рис. 5.6), рассчитанные на начальное давление газа « 25 МПа (250 атм) [34], разработанные по техническому заданию автора.

Р/Ро

Рис. 5.4. Зависимость давления от плотности в ударно-сжатом газообразном гелии

ь;

60000 50000 40000 30000 20000 10000 о

л

Militzer ([32])

/ *

1 1 1 I ' 1 1 1 I ' 1 1 1 I 1 1 1 1 I ' 1 1 1 I 1 1 ■ 1 I

0 20 40 60 80 100 120

Р.ГПа

Рис. 5.5. Зависимость температуры от давления в ударно-сжатом газообразном гелии

■ - термопары

Рис. 5.6. Экспериментальное устройство для исследования сжатия газообразного дейтерия:

1 - газообразный дейтерий; 2 - блок СВ; 3 - оргстекло; 4 - внешняя оболочка;

5 - внутренняя оболочка; б - заглушки; 7 - гайки; 8 - вставки; 9 - контакты

Для сжатия дейтерия 1 в камере высокого давления (КВД) в экспериментах использовались блоки цилиндрического ВВ 2 из сплава тротил-гексоген (ТГ40/60) с массой и 16, 24 и 32 кг. Инициирование наружной поверхности ВВ производилось одновременно в 640 точках. В случае применения блоков с массой 16 и 24 кг часть ВВ заменялась прокладкой из оргстекла 3. Сжатие газообразного дейтерия в данной конструкции осуществляется системой УВ, циркулирующих в объеме газа, и под действием стальных цилиндрических оболочек 4 и 5, разгоняемых продуктами взрыва ВВ 2. Металлические вставки 8 введены в камеру для уменьшения объема, что связано с ограниченной мощностью используемых источников дейтерия.

Эксперименты с устройствами цилиндрической геометрии выполнены с помощью двух независимо работающих бетатронов, оси которых расположены под углом 135° друг к другу. Схема эксперимента показана на рис. 5.7.

Для регистрации рентгеновского изображения оболочек в первых экспериментах использовалась стандартная система диагностики: экран - пленка экран [34]. В последующих экспериментах впервые во ВНИИЭФ применена новая система диагностики рентгеновских изображений с помощью АБС-комплекса для цифровой рентгенографии (СК) [35].

1 - источники у-излучения; 2 - казематы; 3 - регистраторы

Метод СЛ-радиографии основан на использовании радиографических экранов с фотохромным покрытием, в которых под действием рентгеновского излучения образуется скрытое изображение, которое затем визуализируется в считывающем устройстве и обрабатывается с использованием компьютерных технологий. Метод СТ-радиографии обеспечивает более высокую чувствительность регистрации изображений, чем рентгеновские пленки, а также высокое пространственное разрешение. Для увеличения квантовой эффективности, по предложению В.А. Аринина [35], использовались одновременно по пять сложенных вместе (в виде стопки) АйС-экранов. На этапе цифровой обработки изображения, зарегистрированные каждым отдельным экраном, суммировались, что позволило повысить квантовую эффективность регистрации до 65 %. Для примера на рис. 5.8 приведены изображения цилиндрических оболочек, полученные с использованием ЛСС-экранов в экспериментах с одним из устройств в различные моменты времени гаммаграфирования оболочек экспериментального устройства [34].

Результаты по сжимаемости газообразного дейтерия из работы [33] вместе с данными из работы [36], где исследовалось сжатие газообразного водорода в устройствах сферической геометрии, показаны на рис. 5.9. .Экспериментальная плотность из [36] при переходе от водорода к дейтерию удвоена. Как видно из рисунка, в области давлений до 130 ГПа получено хорошее согласие экспериментальных данных с расчетами по УРС дейтерия Копышева -Хрусталева (УРС КХ) [27]. Однако при давлении ~ 140 ГПа и выше в газооб-

разном дейтерии зарегистрирована более высокая сжимаемость, чем это следует из расчетов по УРС КХ.

а Ь

Рис. 5.8. Экспериментальные рентгенограммы в опытах с использованием

Л.ОС- экранов:

а, Ъ - изображение внутренней оболочки в двух каналах регистрации в исходном состоянии; динамическое изображение оболочек в различные времена регистрации: с - /т = 43,04 мкс; - <у =44,15 мкс; е - гг =45,25 мкс; /-/т =46,31 мкс

Анализ данных позволяет утверждать, что в области давлений ~ 125+154 ГПа зарегистрирован скачок плотности дейтерия ~20%, имеющий признаки фазового перехода, характер которого должен быть установлен до-

полнительно. Возможно, что этот скачок есть следствие плазменного фазового перехода, на что указывает резкий рост электропроводности водорода [37], сжатого серией последовательных УВ, на пять порядков величин в области плотностей 0,6 - 0,7 г/см3. При переходе к дейтерию это соответствует плотностям 1,2-1,4 г/см3, где и зарегистрирован скачок плотности сжатого дейтерия в настоящей работе.

600 500 400

300

Ё 200 а,"

8i 70 60 50 40

30

' о JST—♦ /

i?

У

✓ Ol

- УРС КХ (Т = 0 К) [27]) О - Григорьев и др. [36] •к - эксперимент [33] - — - модель SAHA [33] -О— - DPT (Scandolo, 2003 [38) -♦— - PPT (Beule et al, 1999 [39]) ■й- - расчет [33]

—г 0.8 0.9 1

2

р, г/см3

Рис. 5.9. Квазиизэнтропическое сжатие газообразного дейтерия

Проведенный анализ результатов демонстрирует устойчивость тенденции зарегистрированного скачка плотности сжатого газообразного дейтерия в области давлений 125- 154 ГПа, где ранее экспериментов не было. Полученный результат не зависит от пяти использованных в расчетах моделей прочности оболочек и двух уравнений состояний дейтерия.

Возможность гипотетического фазового перехода в водороде в рамках первопринципного подхода без привлечения модельных приближений проанализирована путем прямого численного моделирования в работе [38]. Согласно полученным результатам, переход расположен в области относительно низких температур (Г< 5000 К) и отнесен к разряду диссоциативных (dissociation-driven) фазовых переходов (DPT), поскольку главное предсказание модели - это диссоциация квазимолекулярного состояния электрон-протонной системы к квазиатомарному. Граница обсуждаемого фазового перехода в Р(р) координатах приведена на рис. 5.9. Там же показана граница, теоретически предсказанного в расчетах с использованием модельных приближений, плазменного фазо-

вого перехода (PPT) в водороде на изэнтропе (rs= 4000 К) при давлении 115 ГПа [39]. В обоих случаях фазовые переходы связаны со скачком плотности Ар « Ю-т-20% и в той области давлений, которая зарегистрирована в настоящей работе. Наличие разрыва по плотности демонстрируют и изэнтропы, рассчитанные по модели SAHA [33].

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В настоящей работе решена важная научно-техническая задача экспериментального изучения состояний с высокой концентрацией энергии в конденсированных инертных газах, газообразных дейтерии и гелии в области уникально высоких плотностей до р » 20 г/см3, давлений до Р» 1000 ГПа и температур до Ты 56000 К с использованием совокупности экспериментальных методик: электроконтактной, оптической, рентгеновской и электрофизической. В ходе исследований получены следующие основные результаты:

1. Разработаны оригинальные экспериментальные устройства плоской, цилиндрической и полусферической геометрии для генерации ударных волн в мегабарной области давлений в сжиженных инертных газах, газообразных дейтерии и гелии. При исследовании свойств исследуемых веществ одновременно (как правило) использовался широкий набор измерительных методик: рентгеновской, электроконтактной, пирометрической и электрофизической.

2. На основе созданной лабораторной техники и методик получен комплекс новых экспериментальных данных для исследованных веществ в экстремальных условиях:

а). На адиабате Гюгонио в жидких азоте, аргоне, криптоне и ксеноне измерены плотности р и 4, 5,7 и 13,5 г/см3 и температуры Гю 56000,31000,20000 и 33000 К при давлениях Р » 265,230, 90 и 233 ГПа соответственно. В ударной волне повторного сжатия в жидком аргоне измерена плотность р и 7 г/см3 при давлении Р » 530 ГПа. Впервые исследованы свойства ударно-сжатого жидкого криптона в области давлений до Р » 90 ГПа.

Полученные данные по исследованному диапазону давлений и температур в 2-3 раза превосходят результаты зарубежных ученых, что и определяет новизну проведенных экспериментов.

б). При квазиизэнтропическом нагружении измерено сжатие:

- жидких аргона и ксенона до плотностей р « 9 г/см3 и р « 20 г/см3 при давлениях Р» 1000ГПа и?»700ГПа соответственно. Анализ данных позволяет' утверждать об отсутствии аномальной сжимаемости аргона до давлеций Р» 1000 ГПа и ксенона до Р « 200 ГПа;

- газообразного дейтерия до плотности р и 3 г/см3 при давлениях сжатия Р я 500 ГПа В неисследованном ранее диапазоне давлений ias 127+154 ГПа в зафиксирован скачок плотности сжатого дейтерия Д(Ур я 20 %.

в). Впервые в России на адиабате Гюгонио в газообразном гелии, имеющем начальную плотность, равную плотности гелия в жидком состоянии (р0 »0,124 г/см3), измерены плотность р « 0,8 г/см3 и температура Г я 50000 К при давлении Р я 100 ГПа.

г). Измерена электропроводность плазмы ударно-сжатых сжиженных благородных газов до c~io5(om m)"' в области давлений ударного сжатия до i« 100 ГПа. Зарегистрирован эффект резкого (порогового) роста проводимости в аргоне, криптоне и ксеноне, вызванный «ионизацией давлением».

д). Впервые в динамическом эксперименте измерена электропро-водность квазиизэнтропически сжатого газообразного водорода с~550(0м см)~' при давлении Р~ 1500 ГПа. Полученное значение удовлетворительно согласуется с оценками «минимальной металлической» проводимости диэлектриков в условиях сильного межчастичного взаимодействия.

е). Измерен коэффициент отражения света от фронта плоской УВ в жидких криптоне и ксеноне Л я 13 и 20 % при давлениях Р я 76 и 68 ГПа соответственно. Данные указывают на зеркальность фронта УВ в криптоне и ксеноне при исследованных давлениях с величиной размытия не более 7-м~7см. Ранее такие эксперименты с криогенными жидкостями в мегабарной области давлений не проводились, что и определяет их новизну.

ж). Результаты по ударной сжимаемости сжиженных благородных газов убедительно показывают значительное тепловое возбуждение электронов в зону проводимости при давлении Р я 40 ГПа в аргоне и при давлениях Р я 25+30 ГПа криптоне и ксеноне, что можно трактовать как электронный фазовый переход, приводящий к возрастанию сжимаемости и снижению темпа роста температуры.

з). Результаты настоящей работы позволили создать уравнения состояния, адекватно оценивающие влияние сильного межчастичн'ого взаимодействия на свойства веществ в труднодоступной для расчетов области неидеальной плазмы: до Р я 700 ГПа в ксеноне и Р ~ 1000 ГПа в аргоне, учитывающие электронное возбуждение при температурах Т> 10000 К, структурные переходы и зависимость энергетического зазора от степени сжатия.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Григорьев Ф.В., Кормср С.Б., Михайлова O.JJ., Мочалов М.А., Урлин В.Д. Ударное сжатие и яркостная температура фронта ударной волны в аргоне. Электронная экранировка излучения//ЖЭТФ. 1985. Т. 88. С. 1271.

2. Грязное В.К., Жсрноклетов М.В., Иосилевский И.Л., Киршанов С.И., Минцев В.Б., Михайлов А.Л., Межевов А.Б., Мочалов М.А., Фортов В.Е., Шуйкин А.Н. Свойства жидкого аргона при ударном сжатии в области давлений 130-530 ГПа // Сб. докл.: VII Харитоновские тематические научные чтения / Под ред. д.т.н. A.JI. Михайлова. 2005, г. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, с. 326331.

3. Свойства конденсированных веществ при высоких давлениях и температурах // Сб. статей / Под ред. Р.Ф. Трунина. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 1992, 398 с.

4. Алътшулер Л.В., Трунин Р.Ф., Крупников К.К., Панов Н.В. Взрывные экспериментальные устройства для исследования сжатия веществ в ударных волнах // УФН. 1996. Т. 166. № 5. С. 575-581.

5. Глуходедов В.Д., Киршанов С.И., Лебедева Т.С., Мочалов М.А. Свойства ударно-сжатого жидкого криптона при давлениях до 90 ГПа // ЖЭТФ. 1999. Т. 116. Вып. 2(8. С. 551-562.

6. Урлин В.Д., Мочалов М.А., Михайлова О. Л. Уравнение состояния твердого и жидкого ксенона // Математическое моделирование. 1991. Т. 3. С. 42—49.

7. Zernokletov M.V., Il'kaev R.I., Kirshanov S.I., Lebcdeva Т. S., Mikhaylov A.L., Mochalov M.A., Shuikin A.N., Fortov V.E. Experimental measurement of compressibility and temperature in shock-compressed liquid xenon in pressure range up to 350 GPa. Shock Compression of Condensed Matter-2003, edited by M.D. Furnish, M.D. Gupta, and J.W. Forbes. AIP, 2004, pp. 129-132.

8. Фортов B.E., Терновой В.Я., Жерноклетов M.B., Мочалов М.А. и др. Ионизация давлением неидеалыюй плазмы в мегабарном диапазоне динамических давлений // ЖЭТФ. 2003. Т. 124. Вып. 2(8). С. 288-309.

9. Урлин В.Д., Мочалов М.А., Михайлова О. Л. Квазиизэнтропическое сжатие жидкого ксенона до плотности 20 г/см3 давлением ~ 720 ГПа // ТВТ. 2000. Т. 38. №2. С. 227-231.

10. Мочалов М.А., Бурцев В.В., Бузин В.Н. и др. Исследование кинематических и термодинамических параметров ударно-сжатого конденсированного азота при давления* выше 100 ГПа. Отчет по гос. контракту с ИПХФ РАН регистрационный № 1584-5-3/2007, раздел 1, 10 с.

11. Zhernokletav M.V., Lebedeva T.S., Medvedev А.В., Mochalov M.A., Shuykirt A.N., Fortov V.E. Thermodynamic parameters and equation of state of low-density SA aerogel // In. Shock Compression of Condensed Matter - 2001, edited by M. D. Furnish, N. N. Thadhani, and Y. Horie, 2001, AIP, pp. 763-766.

12. Зельдович Я.Б., Кормер С.Б., Урлин В.Д. Неравновесное излучение ударно сжатых ионных кристаллов при Т > 1 эВ. И. // ЖЭТФ. 1968. Т. 55. С. 1631— 1638.

13. Воскобойников И.М., Гогуля М.Ф., Долгобородов А.Ю. Температуры ударного сжатия жидкого азота и аргона // ДАН СССР. 1979. Т. 246. № 3. С. 79.

14. Грязное В.К., Жерноклетов М.В., Киршанов С.И., Межевов А.Б., Моча-лов М.А., Шуйкин А.Н. Свойства жидкого аргона при ударном сжатии в области давлений 125-515 ГПа // Тр. РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, вып. 12. 2008. С. 184-191.

15. Гатилов Л.А., Глуходедов В.Д., Григорьев Ф.В., Кормер С.Б., Кулешова Л.В., Мочалов М.А. Электропроводность ударно-сжатого конденсированного аргона при давлениях от 20 до 70 ГПа // ПМТФ. 1985. № 1. С. 99.

16. Glukhodedov V.D., Kirshanov S.I., Т. S. Lebedeva, M. A. Mochalov. Electric conductivity of liquid argon, krypton and xenon under shock compression up to pressure of 90 GPa. Shock Compression of Condensed Matter - 1999, edited by M. D. Furnish, L. C. Chhabildas, and R. S. Hixson. AIP, 2000, pp. 983-986.

17. Долотенко М.И., Быков А.И., Колокольчиков Н.П. и др. Сжатие аргона до мегабарных давлений: переход в проводящее состояние // Тр. VII междунар. конфер. по генерации мегагаусных магнитных полей / Под ред. В.К. Чернышева, В.Д. Селемира, JI.H. Пляшкевича. Т. И. 1997. Саров. ВНИИЭФ. С.805-811.

18. Иванов Ю.В., Фортов В.Е., Минцев В.Б., Дремин А.Н. Электропроводность неидеальной плазмы // ЖЭТФ. Т. 71. Вып. 1 (7.216 (1976).

19. Veeser L.I., Ekdah С.A., Oona Н. et al. Proc. VIII Int. Conf. On Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics, Abstracts, Tallahasse, (1998), p. 239.

20. Минцев В.Б., Фортов B.E., Грязное В.К. Электропроводность высокотемпературной неидеальной плазмы // ЖЭТФ. 1980. Т. 79. Вып. 1(7). С. 116-124.

21. Алътшулер Л.В., Дынин Е.А., В. А. Свидинский. Газодинамические методы низкотемпературного сжатия твердого водорода // Письма в ЖЭТФ. 1984. Т. 39. С. 219.

22. Урлин В.Д, Мочалов М.А., Михайлова О.Л. Квазиизэнтропическое сжатие жидкого аргона до 500 ГПа // ЖЭТФ. 1997. Т. 111. Вып. 6. С. 2099-2105.

23. Аринин В.А., Михайлова О.Л., Мочапов М.А., Урлин В.Д. Квазиизэнтропиче-ское сжатие жидкого аргона давлением »1000 ГПа // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 87. Вып. 4. С. 240-244.

24. Михайлова О. Л., Толочко А.П., Урлин В.Д. Квазиизэнтропическое сжатие газообразного аргона сферической оболочкой до 7 Мбар // III Харитонов-ские тематические научные чтения / Под ред. д.т.н. AJI. Михайлова. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2001. С. 112.

25. McMahan А.К. Structural transitions and metallization in compressed solid argon //Phys. Rev. B. 1986. Vol. 33. P. 3344.

26. Гришечкин C.K., Груздев С.К., Грязное В.К., Жерноклетов М.В., Илъка-ев Р.И. и др. Экспериментальное измерение сжимаемости, температуры и поглощения света в ударно-сжатом плотном газообразном дейтерии // Письма в ЖЭТФ. 2004. Т. 80. Вып. 6. С. 452^58.

27. Копышев В.П., Хрусталев В.В. Уравнение состояния водорода до 10 Мбар // ПМТФ. 1980. № 1.С. 122-128.

28. Левашов П.Р., Филинов B.C., Бониц М., Фортов В.Е. Первопринципный расчет ударных адиабат дейтерия квантовым методом Монте-Карло // IX Хари-тоновские тематические научные чтения / Под ред. д.т.н. A.JI. Михайлова. 2007, г. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ. С. 276-281.

29. EggertJ., Brygoo S.r Loubeure P. et al. Hugoniot Date for Helium in the Ionization Regime // Phys. Rev. Lett., 100,124503, (2008).

30. Ross M., Rogers F., Winter N.. Collins G. // Phys. Rev. В 76,020502 (R) (2007).

31. SESAME: The Los Alamos National Laboratory Equation of State. Database. Stanford P. Lyon, James D. Johnson, Group T-l, LA-UR-92-3407,1995.

32. Militzer В.. First Principles Calculations of Shock Compressed Fluid Helium // Phys. Rev. Lett., 97, 175501 (2006).

33. Fortov V.E., IlkaevR.I., Arinin V.A., Burtzev V.V., Golubev V.A., IosilevskiyI.L., Khrustalev V.V., Mikhailov A.L., Mochalov M.A., Ternovoi V.Ya., Zhernokletov M. V. Phase Transition in Strongly Non-ideal Deutherium Plasma, Generated by Quasiisentropical Compression at Megabars // Phys. Rev. Lett. 99, 185001 (2007).

34. Il'kaev R.I., Fortov V.E., Bulannikov A.S., Burtsev V.V., Golubev V.A. et al. Quasi-isentropic compressibility of gaseous deuterium in pressure range up to 300 GPa. Shock Compression of Condensed Matter-2003 edited by M. D. Furnish, Y. M. Gupta, and J. W. Forbes, AIP, 2003, pp. 73-76.

35. Аринин B.A., Бурцев B.B., Макаров Ю.А., Фадеев Л.А., Филяев В.Н. Результаты исследования и перспективы применения широкоформатных цифро-

вых систем регистрации рентгеновских изображений // Научно-технич. конфер. «Методы и средства физических измерений», НИИИТ, Москва, 2023 апреля 2004 г.

36. Григорьев Ф.В., Кормер С.Б., Михайлова О.Л., Толочко А.П., Урлин В.Д Экспериментальное определение сжимаемости водорода при плотностях 0.5...2 г/см3. Металлизация водорода // Письма в ЖЭТФ. 1972. Т. 16. С. 286.

37. Nellis W.J., Weir S.T., Mitchel А.С. Minimum metallic conductivity of fluid hydrogen at 140 GPa (1.4 Mbar) // Phys. Rev. B. 1999. Vol. 59. No 5. P. 34343449.

38. Scandolo S. Proc. Nat. Liquid-liquid phase transition in compressed hydrogen from first-principles simulations. Ac. Sci., 100,3051-3 (2003).

39. Beule D., Ebeling W., Forster A. et al. Equation of state of molecular hydrogen at very high density // Phys. Rev. В 59,14.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Григорьев Ф.В., Кормер С.Б., Михайлова O.JI., Мочалов М.А., Урлин В.Д. Ударное сжатие и яркостная температура фронта ударной волны в аргоне. Электронная экранировка излучения // ЖЭТФ. 1985. Т. 88. С. 1271.

2. Глуходедов В.Д., Киршанов С.И., Лебедева Т. С., Мочалов М.А. Свойства ударно-сжатого жидкого криптона при давлениях до 90ГПа // ЖЭТФ. 1999. Т. 116. Вып. 2(8). С. 551-562.

3. Урлин В.Д., Мочалов М.А., Михайлова О.Л. Уравнение состояния твердого и жидкого ксенона // Математическое моделирование. 1991. Т.З. С. 42-49.

4. Urlin V.D., Mochalov М.А., Mikhailova O.L. Liquid xenon stady under shock and quasi-isentropic compression // Hiqh Pressure Research. 1992. Vol. 8. P. 595.

5. Zernokletov M.V., Il'kaev R.I., Kirshanov S.I., Lebedeva T.S., Mikhay-lov A.L., Mochalov M.A., Shuikin A.N., Fortov V.E. Experimental measurement of compressibility and temperature in shock-compressed liquid xenon in pressure range up to 350 GPa. Shock Compression of Condensed Matter - 2003, edited by M. D. Furnish, M. D. Gupta, and J. W. Forbes. AIP, 2004, pp. 129-132.

6. Грязное B.K., Жерноклетов M.B., Иосилевский И.Л., Киршанов СМ., Минцев В.Б., Михайлов А.Л., Межевое А.Б., Мочалов М.А., Фортов В.Е., Шуй-кин А.Н. Свойства жидкого аргона при ударном сжатии в области давлений 130-530 ГПа // Сб. докл.: VII Харитоновские тематические научные чтения. Под ред. д.т.н. А.Л. Михайлова. 2005, г. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ. С. 326-331.

7. Fortov V.E., Gryaznov V.K., Mintsev V.B., Ternovoi V.Ya., losilevski I.L., Zhernokletov M. V., Mochalov M.A. Thermophysical properties of shock compressed argon and xenon // Contribution to Plasma Physics. 2001. Vol. 41. No 2-3. Pp. 215— 218.

8. Фортов В.E., Терновой В.Я., Жерноклетов М.В., Мочалов М.А. и др. Ионизация давлением неидеальной плазмы в мегабарном диапазоне динамических давлений // ЖЭТФ. 2003. Т. 124. Вып. 2(8). С. 288-309.

9. Гатилов Л.А., Глуходедов В.Д., Григорьев Ф.В., Кормвр С.Б., Кулешова JI.B., Мочалов М.А. Электропроводность ударно-сжатого конденсированного аргона при давлениях от 20 до 70 ГПа // ПМТФ. 1985. № 1. С. 99.

10. Glukhodedov V.D., Kirshartov S.I., Lebedeva T.S., Mochalov M.A. Electric conductivity of liquid argon, krypton and xenon under shock compression up to pressure of 90GPa. Shock Compression of Condensed Matter - 1999, edited by M. D. Furnish, L. C. Chhabildas, and R. S. Hixson. AIP, 2000, pp. 983-986.

11. Адамская И.А., Григорьев Ф.В., Михайлова О.Л., Мочалов М.А., Соколова А.И., Урлин В.Д. Квазиизэнтропическое сжатие аргона до 600 кбар // ЖЭТФ. 1987. Т. 93. Вып. 2(8). С. 647-651.

12. Михайлова О.Л., Мочалов М.А., Урлин В.Д. Квазиизэнтропическое сжатие аргона до 500 ГПа // Математическое моделирование. 1992. Т. 4. № 12. С. 162.

13. Урлин В.Д, Мочалов М.А., Михайлова О.Л. Квазиизэнтропическое сжатие жидкого аргона до 500 ГПа // ЖЭТФ. 1997. Т. Ш. Вып. 6. С. 2099-2105.

14. Урлин В.Д, Мочалов М.А., Михайлова О.Л. Квазиизэнтропическое сжатие' жидкого ксенона до плотности 20 г/см3 давлением ~ 720 ГПа // ТВТ. 2000. Т. 38. № 2. С. 227-231.

15. Мочалов М.А., Кузнецов О.Н. Измерение электропроводности газообразного водорода, квазиизэнтропически сжатого до давлений « 1500 ГПа // III Харитоновские тематические научные чтения / Под ред. д.т.н. А.Л. Михайлова. 2001. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ. С. 108.

16. Гришечкин С.К., Груздев С.К, Грязное В.К., Жерноклетов М.В., Иль-каев Р.И. и др. Экспериментальное измерение сжимаемости, температуры и поглощения света в ударно-сжатом плотном газообразном дейтерии // Письма в ЖЭТФ. 2004. Т. 80. Вып. 6. С. 452-458.

17. Fortov V.E., Ilkaev R.I., Arinin V.A., Burtzev V.V., Golubev V.A.,-Iosilevskiy I.L., Khrustalev V.V., Mikhailov A.L., Mochalov M.A., Ternovoi V.Ya., Zhernokletov M. V. Phase Transition in Strongly Non-ideal Deutherium Plasma, Gen-

erated by Quasiisentropical Compression at Megabars // Phys. Rev. Lett., 99, 185001

18. Mochalov MA., Zhernokletov M.V. et al. Stady of thermodynamic and optical properties of deuterium under shock and quasiisentropic compressin. Int. Conf. «Strongly Coupled Coulomb Systems» (SCCS), Moscow, 2005, http://ns.ihed.ras.ru/ sees 2005.

19. Грязное B.K., Жерноклетов M.B., Киршанов С.И., Межевов А.Б., Mo-чалов МЛ., Шуйкин А.Н. Свойства жидкого аргона при ударном сжатии в области давлений 125-515 ГПа // Тр. РФЯЦ-ВНИИЭФ. Саров. Вып. 12. 2008. С. 184-191.

20. Аринин В.А., Мочалов М.А., Михайлова О.Л., Урлин В.Д. Квазиизэн-тропическое сжатие жидкого аргона давлением 1000 ГПа // Письма ЖЭТФ. 2008. Т. 87. Вып. 4. С. 240-244.

(2007).

МОЧАЛОВ Михаил Алексеевич

СВОЙСТВА ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ И ДЕЙТЕРИЯ ПРИ УДАРНО!^ И КВАЗИИЗЭНТРОПИЧЕСКОМ СЖАТИЯХ ДО ДАВЛЕНИЙ ~ 1500 ГПа

Автореферат

Подписано в печать 15.12.08 Печать офсетная Тираж 150 экз.

Уч.-изд.л. 2,44 Заказ N 190

Формат 60x84/16 Усл.-печ.л. 2,30 Бесплатно

ОИВТ РАН. 125412, Москва, Ижорская ул., 13/19

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Адиабаты Гюгонио, скорость звука и коэффициенты в ударно-сжатых сжиженных газах - азоте, аргоне, криптоне и ксеноне

1.1 Экспериментальная техника

1.1.1 Плоско-волновое экспериментальное устройство

1.1.2 Полусферическое криогенное устройство

1.2 Экспериментальные результаты

1.3 Скорость Звука и коэффициенты Грюнайзена в ударно-сжатых сжиженных инертных газах в области давлений до 80 ГПа

1.3.1 Техника эксперимента и экспериментальные данные

1.4 Теоретические модели. Сравнение экспериментальных и рассчитанных данных

ГЛАВА 2 Температура, коэффициенты поглощения и отражения света в ударно-сжатых сжиженных газах азоте, аргоне, криптоне и ксеноне

2.1 Температура сжиженных инертных газов при ударном сжатии

2.1.1 Методика р егистр ации излучения

2.1.2 Экспериментальные результаты

2.1.3 Сравнение экспериментальных и рассчитанных данных

2.2 Поглощение и отражение света при ударном сжатии жидких аргона, криптона и ксенона

2.2.1 Методика и экспериментальные результаты

ГЛАВА 3 Электропроводность сжиженных газов аргона, азота, криптона, ксенона и газообразного водорода при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений до 1500 ГПа

3.1 Техника эксперимента и результаты по электропроводности жидких аргона, криптона и ксенона

3. 2 Сравнение экспериментальных и рассчитанных данных

3.3 Электропроводность ударно-сжатого жидкого азота за фронтом плоской ударной волны

3.4 Измерение электропроводности газообразного водорода при давлении ~

1400 ГПа

3.4.1 Генерация и диагностика

3.4.2 Результаты экспериментов

ГЛАВА 4 Квазиизэнтропическая сжимаемость жидких аргона и ксенона в области давлений до 1000 ГПа

4.1 Экспериментальное устройство

4.2 Постановка эксперимента

4.3 Экспериментальные результаты. Сравнение с расчетом 116 Жидкий ксенон 116 Жидкий аргон

ГЛАВА 5 Свойства дейтерия и гелия при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений до 500 ГПа 131 5.1 Ударно-волновое сжатие

5.1.1 Экспериментальное устройство

5.1.2 Оптический метод оценки разновременности и скорости движения ударной волны

5.1.3 Экспериментальное измерение плотности, давления, температуры и поглощения света в ударно-сжатых плотных газах-дейтерии и гелии

5.1.3.1 Газообразный дейтерий

5.1.3.2 Сравнение экспериментальных данных с результатами теоретических расчетов

5.1.3.3 Газообразный гелий

5.3 Квазиизэнтропическая сжимаемость газообразного дейтерия в области давлений (70-500) ГПа

5.3.1 Цилиндрическая конструкция

5.3.2 Техника эксперимента

5.3.3 Тактика расчета параметров сжатого дейтерия

5.3.4 Экспериментальные результаты

5.3.5 Обсуждение данных 179 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 193 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

В представленной работе экспериментально исследованы теплофизические свойства конденсированных благородных газов (аргона, криптона и ксенона), жидкого азота, газообразных гелия и дейтерия' при их ударном и квазиизэнтропическом сжатиях с использованием конденсированных взрывчатых веществ в областях давлений, достигающих ~ 1500 ГПа.

Эксперименты выполнены в соответствии с планом работ РФЯЦ-ВНИИЭФ, при поддержке Российской академии наук в рамках комплексной программы Президиума РАН «Теплофизика и механика интенсивных импульсных воздействий» и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).

Актуальность работы. Исследования поведения веществ при высоких давлениях и температурах являются актуальным направлением физики высоких плотностей энергии, предоставляющим уникальную возможность проследить влияние сильного межчастичного взаимодействия на свойствавещества в труднодоступной для расчетов области неидеальной плазмы. Неидеальная плазма возникает при воздействии на вещество ударных волн, ядерных взрывов, лазерного излучения или корпускулярных пучков. Плазменной неидеальностью определяются свойства вещества в области структурных или фазовых переходов, включая переходы «металл-диэлектрик». Вопросам изучения свойств неидеальной плазмы высокой плотности в последние годы уделяется большое внимание. Данные, полученные в таких исследованиях, необходимы для прогнозирования влияния экстремальных импульсных воздействий на материалы и конструкции и решения широкого круга конкретных задач физики высоких плотностей энергии, связанных с численным моделированием нестационарных гидродинамических процессов, протекающих в условиях интенсивного импульсного энерговвода.

Экспериментальные исследования в области физики высоких давлений связаны со значительной локальной концентрацией энергии в исследуемых веществах при использовании химических взрывчатых веществ [1-3], ядерных зарядов [4-6], мощного сфокусированного лазерного излучения [7-8]. Разработаны динамические методы, которые позволили продвинуться в изучении физических свойств веществ в широкой области фазовой диаграммы, простирающейся от плотностей, соответствующих твердотельным и плотным жидкометаллическим состояниям до состояний неидеальной плазмы, получаемых при адиабатическом расширении ударно-сжатых материалов [9-11]. Широкое международное признание получили исследования свойств неидеальной плазмы, выполненные академиком РАН В.Е.Фортовым и его коллегами [12-14], которые привели к созданию совершенно новой области физики - динамической физики плотной плазмы [15].

Основная информация о поведении веществ при высоких температурах и давлениях получена при измерениях сжимаемости в ударно-волновых экспериментах. Сильнонеидеальная больцмановская плазма исследовалась при ударном сжатии газообразных аргона и ксенона [16-18] и плотных паров цезия [19]. Существенное влияние неидеальности, связанное с изменением энергетических уровней, зафиксировано в аргоне и ксеноне, находящихся первоначально в сжиженном состоянии [20-28]. Методами ударного сжатия с применением конденсированных взрывчатых веществ или двухкаскадного легкогазового ускорителя изучалась также сжимаемость: твердого аргона [29], конденсированных водорода и дейтерия [30- 35], жидкого гелия [36], жидких азота, кислорода и воздуха [37-43].

Простейшие по своей структуре криогенные жидкости благородных газов аргона, криптона и ксенона являются идеальными для изучения их свойств методом ударного сжатия. Высокие начальные плотности жидкостей (например, р0= 2.96 г/см3 в ксеноне при Т = 165 К) позволяют в физических экспериментах достичь давлений о (100-1000) ГПа и плотностей ~ (10-20) г/см . В силу прозрачности сжиженных газов нет принципиальных ограничений для регистрации излучения фронта ударных волн через слой еще несжатого вещества. Именно в них впервые были обнаружены и исследованы новые явления, возникающие при ударном сжатии. Общим из них является электронное возбуждение молекул при перекрытии электронных оболочек из-за сильного сжатия, что приводит к сужению, а затем и к полному закрытию энергетического зазора. Поскольку оба эти эффекта взаимосвязаны, необходимо измерения ударного сжатия дополнить экспериментами по изучению электропроводности и температуры. При этом роль электронного возбуждения определяется косвенно по отклонению экспериментальных адиабат от теоретических, а параметры моделей электронной структуры теоретически определяются из сопоставления с опытом.

В ряде случаев ударные адиабаты являются единственным источником информации о короткодействующих межмолекулярных силах, знания о которых необходимы при теоретическом обосновании уравнений состояния исследуемых веществ. Информацию о межмолекулярных силах отталкивания в криогенных жидкостях можно получить в условиях, когда еще электронное возбуждение не наблюдается. В силу сравнительно простой молекулярной структуры сжиженных благородных газов для обработки данных можно применить методы статистической теории жидкости, машинный эксперимент и термодинамическую теорию возмущений. Дополняют возможности теоретической обработки квантовомехани-ческие расчеты и эксперименты по рассеянию молекулярных пучков.

Другую группу веществ, свойства которых исследовались методом ударного сжатия, представляют жидкости с простой молекулярной структурой - азот и водород (дейтерий), в которых при одновременном воздействии высоких давлений и температур, кроме возбуждения электронных степеней свободы, происходят процессы возбуждения, молекулярных колебаний и диссоциации молекул. Появление атомов в этих условиях может привести к образованию новых молекулярных образований, существующих с исходными молекулами, новых фаз или особенностей поведения известных фаз. Наиболее значимым результатом, полученным в последнее время, является открытие фазового перехода первого рода и охлаждение жидкого азота при ударном сжатии [41].

Таким образом, ударно-волновые исследования позволяют получить новую информацию об известных фазах конденсированного вещества при одновременном воздействии высоких давлений и температур, расширяют представления о границах устойчивости этих фаз, механизмах их взаимных превращений и особенностях взаимодействия.

До настоящего времени максимальный диапазон давлений в исследованиях свойств сжиженных инертных газов на адиабате Гюгонио не превышал 90ГПа в аргоне и азоте и 130 ГПа в жидком ксеноне [22-24,41]. В большинстве указанных выше работ, где исследовалась сжимаемость криогенных жидкостей, отсутствовали измерения температуры ударно-сжатых сред, которая является дополнительным и часто более чувствительными параметром для проверки различных теорий, чем только давление ударного сжатия [23]. Экспериментальное измерение температур в ударно-волновых экспериментах важно для построения термодинамически полного уравнения состояния, поскольку дает возможность независимой проверки его параметров, в частности, поведения теплоемкости при высоких сжатиях. Кроме того, знание температуры существенно для изучения таких явлений, как переходы диэлектрик-металл, плавление, диссоциация и ионизация.

Исследования, проведенные в настоящей работе, существенно расширяют изученную область свойств криогенных жидкостей азота, аргона, криптона и ксенона при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях до давлений « 1 ООО ГПа, являются оригинальными, соответствуют достигнутому мировому уровню и вносят значительный вклад в развитие физики высоких плотностей энергии. Для этих исследований разработаны оригинальные криогенные экспериментальные устройства плоской, цилиндрической и полусферической геометрии и современные методы диагностики, включающие регистрацию кинематических и термодинамических параметров, коэффициентов отражения и поглощения света и проводимости исследуемого объекта [44-61].

В экспериментах, проведенных в неисследованных ранее областях фазовых диаграмм, зарегистрирован структурный переход в жидком ксеноне при давлениях выше Р «200 ГПа и не обнаружены аномалии в сжимаемости жидкого аргона до давлений Р » 1000 ГПа [49-50, 57-61].

По излучению фронта ударной волны с применением оптической пирометрии измерены температуры в ударно-сжатых сжиженных газах аргоне, криптоне, ксеноне и азоте до Т ~ 60000 К в неисследованных ранее диапазонах давлений до ~ 500 ГПа. Показано замедление темпа роста температуры в сжиженных благородных газах при увеличении амплитуды ударной волны в области выше (30.40)ГПа, связанное с кинетикой возбуждения электронов в зону проводимости [46, 48-50].

В ходе измерений электропроводности [48-50, 54-55] обнаружен эффект резкого роста числа носителей тока - электронов, так называемая, ионизация «давлением», и сопровождающий это явление резкий рост проводимости при давлениях, достигнутых в эксперименте. Полученные данные описаны химической моделью плазмы, учитывающей эффекты кулоновского взаимодействия заряженных частиц, вырождение электронов, изменение вклада связанных состояний при сжатии вещества и короткодействующее отталкивание атомов и ионов на близких расстояниях [56].

До настоящего времени сохраняется научный и практический интерес к изучению свойств водорода, простейшего и самого распространенного элемента в природе, ввиду расширения работ по исследованию инерциального термоядерного синтеза, изучения структуры и эволюции астрофизических объектов. Экспериментальные исследования по регистрации металлической фазы водорода продолжаются во всем мире уже много лет. Можно выделить две основные возможности перехода диэлектрик-металл в водороде: диссоциация молекул с последующей металлизацией атомарной фазы или появление свободных носителей зарядов, увеличение проводимости при уменьшении, а затем и полном закрытии энергетического зазора в электронном спектре раньше, чем закончится диссоциация молекул.

Экспериментальному и теоретическому изучению свойств водорода и дейтерия в мегабарной области давлений в последнее время посвящен целый ряд работ [62-88]. Измерения электропроводности жидкого [65-70] и газообразного водорода [71-72] при квазиизэнтропическом сжатии показали высокий уровень электропроводности, близкий к металлическому, при давлениях (500-1500) ГПа. Экспериментальные исследования при лазерной генерации ударных волн выявили аномально большое сжатие жидкого дейтерия при давлениях -100 ГПа [73-78]. Независимые измерения ударно-волновой сжимаемости жидкого дейтерия, выполненные в Сандийской Национальной лаборатории [79-80] на установке с использованием Ъ -пинча [81], и эксперименты ВНИИЭФ [82-88] в области давлений до «120 ГПа не подтвердили результаты [73-78].

Впервые плотность газообразного водорода до давлений ~ 1000 ГПа измерена в РФЯЦ-ВНИИЭФ в экспериментах С.Б.Кормера и его коллег [89]. В опытах исследовалось сжатие водорода в стальной сферической оболочке, сходящейся к центру под действием продуктов взрыва. Различие рассчитанной изэнтропы молекулярной фазы с экспериментом при давлении Р ~ 300 ГПа было интерпретировано авторами [89-90] как переход водорода в металлическое состояние.

На основе полученных данных В.П.Копышевым и В.В.Хрусталевым создано уравнение состояния водорода до 1000 ГПа [91], которое позднее было проанализировано В.П.Копышевым и В.Д.Урлиным в [92]. Кроме того, в [92] приведена еще одна экспериментальная точка, ранее не вошедшая в [89], при давлении 1300 ГПа. Уравнение состояния водорода [91], используемое в расчетах РФЯЦ-ВНИИЭФ, не описывает данные по ударно-волновой сжимаемости жидкого дейтерия из [73-78].

Для уточнения результатов, полученных в [89], в данной работе на базе более совершенной диагностической техники рентгенографическим методом измерено сжатие газообразного дейтерия до плотности 3 г/см в диапазоне давлений до Р ~ 500 ГПа [93-97], в том числе в неисследованной ранее области давлений (125300) ГПа и на устройствах иной геометрии, чем использованные в [89]. В экспериментах настоящей работы применялись двухкаскадные цилиндрические конструкции, трансформирующие ударно-волновое сжатие в квазииэнтропическое [98]. Впервые в опытах РФЯЦ-ВНИИЭФ применена регистрация рентгеновских изображений на фотохромных экранах, предложенная В.А.Арининым, В.В.Бурцевым, Ю.М.Макаровым, Л.А.Фадеевым, В.Н.Филяевым (ВНИИЭФ) [99], что позволило получить рентгеновские снимки недостижимого ранее качества.

Для исследования свойств ударно-сжатых газообразных дейтерия и гелия в мегабарной области давлений разработана капсула полусферической геометрии, рассчитанная на начальное давление газа до Рода300МПа (3000 атм) [85, 100]. Предварительное сжатие газообразного дейтерия до Р0«270 МПа (2700 атм) позволило получить его начальную плотность выше, чем плотность в жидком состоянии. С использованием таких устройств в газообразном дейтерии измерены плотность, температура и коэффициенты поглощения света при давлениях ударного сжатия до Р да 120 ГПа [85-88].

Впервые в России в газообразном гелии, имеющем начальную плотность о близкую к плотности гелия в жидком состоянии (ро ~ 0.124 г/см ), на адиабате л

Гюгонио измерены плотности до р да 0.8 г/см и температуры до Т да 51000 К в области давлений Р ~ (35-85) ГПа [100-101].

Общепринятый подход при построении уравнений состояния в областях фазовой диаграммы, где теоретические модели не обеспечивают приемлемой точности, состоит в разработке полуэмпирических моделей, в которых общий вид функциональных зависимостей устанавливается на основе ясных физических представлений, а совокупность экспериментальных данных используется для определения численных значений свободных параметров в этих зависимостях. Подобный подход позволяет сконструировать уравнение состояния в компактной, удобной для численного моделирования форме при максимальном использовании опытных данных. Практика расчетно-теоретических исследований показывает, что, для повышения качества модельных уравнений состояния при существенном снижении затрат на проведение экспериментов, необходима разработка систем генерации и диагностики состояний веществ с высокой плотностью энергии, позволяющих одновременно получить различную и надежную экспериментальную информацию о термодинамических, оптических и электрофизических свойствах неидеальной плазмы. Настоящая работа отвечает поставленным требованиям.

Цель работы:

1. Создание и совершенствование методов генерации и диагностики состояний с сильным межчастичным взаимодействием в области уникально высоких плотностей до а 20 г/см3, давлений до а 1500 ГПа и температур до « 60000 К;

2. Получение новой и анализ имеющейся информации о свойствах (кинематических, термодинамических, оптических и электропроводности) сжиженных инертных газов азота, аргона, криптона, ксенона, газообразных водорода, дейтерия и гелия в состояниях, реализуемых при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях в областях давлений, достигающих ~ 1500 ГПа;

3. Тестирование и разработка представительных уравнений состояния, адекватно оценивающих влияние сильного межчастичного взаимодействия на свойства веществ в труднодоступной для расчетов области неидеальной плазмы, высокого давления, образующейся, например, в перспективных энергетических установках.

Для достижения поставленной цели по инициативе и непосредственном участии автора разработаны оригинальные экспериментальные устройства плоской, цилиндрической и полусферической геометрии для генерации ударных волн в мегабарном диапазоне давлений в сжиженных инертных газах, газообразных дейтерии и гелии.

Для регистрации термодинамических и кинематических параметров ударно-сжатых исследуемых материалов применен широкий набор измерительных методик: электроконтактной, оптической, рентгеновской и электрофизической.

Данные, полученные в ходе решения поставленной задачи, изложены в 5-и главах настоящей диссертации.

В ГЛАВЕ 1 приведены результаты измерения ударно-волновой сжимаемости, скорости звука и коэффициентов Грюнайзена в жидких азоте, аргоне, криптоне и ксеноне, в том числе в неисследованных областях давлений, существенно превосходя все ранее полученные данные. Внимание, которое было уделено исследованию аргона, криптона и ксенона, связано с необходимостью исключить влияние диссоциации на процессы, происходящие в веществах в экстремальных условиях. С другой стороны эксперименты с жидким азотом необходимы именно для изучения роли диссоциации при ударном сжатии, которая может сопровождаться возбуждением внутримолекулярных колебаний и, одновременно, электронных степеней свободы, разрывом химических связей в молекулах, образованием устойчивых компактных структур или новых фаз с определенной степенью коллективизации электронов.

Впервые на адиабате Гюгонио в области давлений до Р да265 ГПа зарегистрирована максимальная плотность в ударно-сжатом жидком азоте рда 3,5 г/см3 [44-45], в жидком аргоне р да 5 г/см3 при давлениях до Р и 230 ГПа [46-47], в жидком криптоне р да 7 г/см3 в области давлений до Р да 100 ГПа [48] и в жидком ксеноне р да 11 г/см3 при давлениях до Р « 190 ГПа [49-51]. В ударной волне, отраженной от сапфирового окна, в жидких аргоне и ксеноне измерены

Q О плотности р да 7 г/см и 13.2 г/см при давлениях Р да 530 и 350 ГПа соответственно [47,51].

Оригинальные криогенные конструкции позволяют использовать их с различными полусферическими генераторами ударных волн, разработанными ранее во ВНИИЭФ Л.В.Альтшулером, Р.Ф.Труниным, К.К.Крупниковым и Н.В.Пановым

102], что дает возможность расширить диапазон исследования свойств сжиженных инертных газов при ударном сжатии, например, в ксеноне до давлений Р ~1000 ГПа.

В экспериментах с плоской ударной волной при давлениях до 80 ГПа оптическим методом измерены скорости звука до 8 км/с в ударно-сжатых жидких азоте, аргоне, криптоне и ксеноне [44, 46, 48, 103]. По измеренным в независимых экспериментах значениям скорости звука и ударным адиабатам определены коэффициенты Грюнайзена в исследованных веществах [44, 103].

Вместе с информацией по изотермической сжимаемости и плавлению при статических давлениях [104-120], результаты настоящей работы были использованы В.Д.Урлиным и О.Л.Михайловой для обоснования полуэмпирических уравнений состояния аргона и ксенона в широком диапазоне давлений до Р ~ 1000 ГПа, с учетом электронного возбуждения при температурах выше 10000 К и структурных переходов в ксеноне [46,49-50, 57-61]. Традиционная форма полуэмпирических уравнений состояния для твердой и жидкой фаз веществ предложена В.Д.Урлиным в [121].

Для описания термодинамических параметров ударно-сжатых криогенных жидкостей из настоящей работы В.К.Грязновым, И.Л.Иосилевским, В.Б.Минцевым и В.Е.Фортовым выполнены расчеты, в которых использовалось квазихимическое представление (модель 8АНА IV) для сильно-сжатой высокотемпературной среды [122-124]. Сравнение рассчитанных и экспериментальных данных свидетельствует о том, что модель 8АНА IV, учитывающая кулоновские эффекты неидеальности, отталкивание частиц на коротких расстояниях и электронное вырождение, качественно и количественно дает правильное термодинамическое описание ударных адиабат аргона, криптона и ксенона [47, 52-53, 56].

В ГЛАВЕ 2 приведены результаты измерения температур в сжиженных инертных газах, полученные по регистрации излучения фронта ударной волны. Вместе с кинематическими О(и) параметрами ударной волны температурные данные обеспечивают полную информацию о термодинамическом состоянии исследованных веществ в условиях экстремально высоких давлений.

В плоско-волновых экспериментах со сжиженными газами в области давлений до 90 ГПа измерения температур выполнены в красной области спектра. Для исследования излучательных характеристик ударных волн при давлениях Р > 80 ГПа в данной работе использовался высокоскоростной 5-и канальный пирометр видимого диапазона спектра, разработанный по техническому заданию автора [125].

Впервые в экспериментах на адиабате Гюгонио измерены температуры: в ударно-сжатом жидком аргоне Т « 31000 К при Р « 230 ГПа [46-47], Т « 20000 К при Р « 90 ГПа в жидком криптоне [48] и Т « 30000 К при Р » 188 ГПа в жидком ксеноне [49-51]. В аналогичных устройствах в экспериментах с жидким азотом на основной адиабате Гюгонио измерена температура Т « 56000 К при давлении ударного сжатия Р « 265 ГПа [44-45].

Анализ данных, полученных для ударно-сжатых сжиженных газов аргона и ксенона, показал хорошее согласие экспериментальных температур и рассчитанных по уравнениям состояния В.Д.Урлина и О.Л.Михайловой до Т ~ 10000 К в области давлений до Р ~ (20-40) ГПа [46, 49-50]. При более высоких давлениях рассчитанные равновесные температуры, даже с учетом электронного возбуждения, лежат существенно выше экспериментальных значений. Исследования показали, что различие измеренных температур от рассчитанных равновесных связано с механизмом установления термодинамического равновесия между электронами и фононами решетки. Впервые этот механизм был предложен Я.Б.Зельдовичем, С.Б.Кормером и В.Д.Урлиным в [126] при теоретическом рассмотрении экспериментальных температур ударно-сжатых ионных кристаллов из [127-129].

Сравнение данных настоящей работы с расчетами, выполненными в квазихимическом представлении, показывает, что модель S AHA IV [122-124] удовлетворительно описывает полученные результаты [47, 52-53]. Однако имеются области, где наблюдается отклонение данных, рассчитанных по использованной модели, от эксперимента.

Для повышения информативности экспериментов измерено поглощение и отражение света в ударно-сжатых сжиженных газах азоте, аргоне и криптоне. Эксперименты такого рода для конденсированных сред при высоких давлениях и температурах в литературе встречаются крайне редко [129-130]. Измеренный коэффициент поглощения света изменялся от 10 см"1 до 180 см"1 при давлениях до 230 ГПа в жидких аргоне и азоте и возрастал до (300-400) см"1 в жидком криптоне [44, 4748].

Еще реже можно встретить измерения отражения и преломления света, падающего на границу ударно-сжатого вещества. В этом направлении непревзойденными до настоящего времени являются исследования свойств ионных кристаллов, стекол и некоторых жидкостей, выполненные ранее С.Б.Кормером, К.Б.Юшко и Г.В.Кришкевичем [131-133].

Отражательные свойства фронта ударных волн в жидких криптоне и ксеноне впервые в динамических опытах в области давлений доЮОГПа исследовались автором совместно с В.Д.Глуходедовым, С.И.Киршановым и Т.С.Лебедевой [48, 55]. В экспериментах зарегистрирован коэффициент отражения света от фронта ударной волны в жидком ксеноне г « 20 % при давлении Р « 68 ГПа и г и 13 % в жидком криптоне при давлении Р « 76 ГПа. Такие величины отражательной способности могут означать, что ксенон и криптон в условиях экспериментов, по-видимому, не являются чисто диэлектрическими жидкостями, а отражают как металлы.

Измерения поглощения и отражения света имеют вполне самостоятельное значение для развития фундаментальной науки, а совокупность этих величин позволяет оценить излучательную способность фронта ударных волн при определении его температуры.

В ГЛАВЕ 3 приведены результаты исследований удельной электропроводности конденсированных благородных газов до значений в ~Ю5(Ом-м)1 за фронтом плоской ударной волны в диапазоне давлений Р ~ (10.90) ГПа [48-50, 5456]. В области Р ~ (25-65) ГПа электропроводность жидкого азота в ~ (3-Ю1 (Ом-м)"1 -2-Ю4(Ом-м)"1) измерена в [44]. В экспериментах использовалась схема измерений высокой электропроводности, разработанная во ВНИИЭФ Л.А.Гатиловым и Л.В.Кулешовой [134].

По сравнению с проводимостью диэлектриков ~Ю'б(Ом-м)"1 в исходном состоянии зарегистрировано возрастание удельной электропроводности сжиженных благородных газов за фронтом плоской ударной волны на ~ 11 порядков. Выявлены участки экспоненциальной зависимости электропроводности от температуры, характерные для поведения аморфных полупроводников. Из аппроксимационных зависимостей электропроводности от равновесной температуры определены величины энергетических зазоров между валентной зоной и зоной проводимости: Е =

14.8+0.9) эВ в аргоне, Е = (13±1.4)эВ в криптоне и Е = (9.6+1.2) эВ в ксеноне. Полученные значения удовлетворительно согласуются с величинами энергетических зазоров, зафиксированных при измерении фотопроводимости в жидких аргоне, криптоне и ксеноне [135-136]. Экспериментальные данные в зависимости от амплитуды ударной волны показывают насыщение электропроводности на уровне G ~ Ю5(Ом-м)'' в жидком ксеноне, криптоне и аргоне при давлениях Р ~ 40, 80 и 100 ГПа соответственно. Совместный анализ данных [41] и [44] позволяет предположить, что в ударно-сжатом жидком азоте насыщение зависимости G(P), возможно, имеет место на уровне G « 100 (Ом-см)"1 при давлениях выше 40 ГПа.

Экспериментальные результаты показывают, что при низких значениях температур электропроводность с увеличением плотности резко возрастает после некоторой критической величины, демонстрируя четко выраженный пороговый характер [56]. Такое поведение качественно противоречит моделям слобонеидеальной плазмы [122-124]. Главная причина этого эффекта - так называемая «ионизация давлением», которая имеет место при «холодном» (кьТ < I) сжатии вещества при высоких плотностях. С ростом температуры этот эффект становится менее очевидным и исчезает при очень высоких температурах.

Теоретическое рассмотрение экспериментальных данных настоящей работы В.К.Грязновым, И.Л.Иосилевским и В.Е.Фортовым [56] показывает, что модифицированная химическая модель SAHA IV [122-124], учитывающая частичное электронное вырождение, кулоновское взаимодействие свободных зарядов и отталкивание частиц на коротких расстояниях позволяет получить удовлетворительное согласие рассчитанных и экспериментальных значений удельных электрических проводимостей для жидких аргона, криптона и ксенона.

В цилиндрическом устройстве совместно с О.Н.Кузнецовым измерена электропроводность квазиизэнтропически сжатого газообразного водорода при давлении -1500 ГПа [56, 72].

Для одновременного измерения сжимаемости и электропроводности газообразного водорода и его изотопов в [98] предложены цилиндрические конструкции, которые открывают новое направление в исследовании их свойств в мегабарной области давлений, основанное на разнообразной и успешной практике работы с газами высокого давления в РФЯЦ-ВНИИЭФ.

В ГЛАВЕ 4 приведены результаты по квазиизэнтропической сжимаемости жидких аргона и ксенона в устройствах цилиндрической геометрии, в которых сжатие осуществляется системой небольших по амплитуде ударных волн, последовательно воздействующих на исследуемое вещество. Превосходя, по величине конечного давления, возможности ударно-волнового эксперимента, трансформация ударно-волнового сжатия в квазиизэнтропическое существенно снижает термический нагрев образцов.

Разработка устройств для осуществления квазиизэнтропического сжатия до настоящего времени представляет сложную техническую задачу. Имеется ограниченное число публикаций, в которых говориться о реализации этого принципа сжатия. Схематически, принцип квазиизэнтропического сжатия при многократной циркуляции ударных волн в цилиндрической системе, рассмотрен в [137]. В практических конструкциях, реализующих этот метод, сжатие твердого водорода до Р ~15ГПа исследовалось в [138]. В [139] приведены данные по измерению изэнтропической сжимаемости кварца с использованием давления сверхсильного магнитного поля во взрывомагнитном генераторе МК-1, а в [140] исследовалась сжимаемость и электропроводность А1203 до 500 ГПа. Принцип квазиизэнтропического нагружения был реализован и в сферических конструкциях, разработанных С.Б.Кормером, Ф.В.Григорьевым и А.П.Толочко, для исследования сжимаемости газообразного водорода [89].

В экспериментах настоящей работы с жидкими аргоном и ксеноном использован динамический метод сжатия с применением цилиндрического заряда, создающего систему сходящихся к оси системы и отраженных ударных волн, циркулирующих в объеме исследуемого вещества [49-50, 57-61]. При этом достигаются высокотемпературные изэнтропы; их положение зависит от массы взрывчатых веществ и геометрии экспериментальных устройств, т.е. параметров, которые можно менять в широком диапазоне.

Практическая реализация криогенных и взрывных устройств цилиндрической геометрии, разработанных по техническому заданию и инициативе автора, позволила в экспериментах исследовать те области фазовых диаграмм аргона и ксенона, где теоретически предсказываются их структурные переходы или металлизация достигнуто давление изэнтропического сжатия в жидком аргоне Р и 1000 ГПа при плотности р « 9 г/см3 [60], а в жидком ксеноне Р « 700 ГПа при плотности р ж 20 г/см3 [61].

Зарегистрирована высокая сжимаемость жидкого ксенона при давлениях выше Р »200 ГПа, которая теоретически обоснована В.Д.Урлиным и О.Л.Михайловой образованием новой более плотноупакованной фазы ксенона при плотностях р > 8 г/см3 [49-50, 61]. Экспериментально показано, что в жидком аргоне при сжатии до давлений Р ~ 1000 ГПа аномалии отсутствуют [60].

С использованием совокупности экспериментальных данных, полученных в данной работе, по ударно-волновой и квазиизэнтропической сжимаемости, температуре и электропроводности В.Д.Урлиным и О.Л.Михайловой построены эмпирические уравнения состояния, описывающие свойства ксенона и аргона до давлений Р « 700 ГПа и Р » 1000 ГПа соответственно [49-50, 57-61].

Измерения квазиизэнтропической сжимаемости аргона и ксенона выполнены в области плотностей, где нет других экспериментальных данных, т.е. обладают абсолютной новизной.

В ГЛАВЕ 5 приведены результаты по исследованию свойств газообразных дейтерия и гелия при ударно-волновом и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений до Р ~ 500 ГПа.

Для достижения мегабарного диапазона давлений в газообразных дейтерии и гелии с использованием полусферических генераторов ударных волн [102], их начальная плотность должна быть близка к плотности этих газов в сжиженном состояния при нормальном давлении. Для таких экспериментов по инициативе и техническом участии автора разработана полусферическая капсула, рассчитанная на начальное давление газа до Ро « 300 МПа (3000 атм) [85, 88]. Для заполнения капсулы газообразным дейтерием использовался металлогидридный источник изотопов водорода высокого давления на основе ванадия, разработанный во ВНИИЭФ В.А.Голубевым с коллегами [141]. Для наполнения ячейки гелием С.К.Гришечкиным, В.В.Валуевым и И.Л.Малковым (ВНИИЭФ) разработан термокомпрессионный источник газообразного гелия высокого давления, рассчитанный на заполнение газом объемов Уо » 10 см3 до давлений Ро « 300 МПа (3000 атм).

Одновременное сочетание в экспериментах методик статического и динамического сжатия позволило в настоящей работе получить в исходном состоянии начальную плотность газообразного дейтерия близкую к плотности жидкости, а конечные состояния сжатого дейтерия в мегабарной области давлений Р « 120 ГПа [85-88] и отказаться от применения в экспериментах сложной криогенной техники гелиевых температур. Одновременно с плотностью в экспериментах измерялась температура и спектральные коэффициенты поглощения света, что позволило получить дополнительную информацию об оптических свойствах плазмы ударно-сжатых дейтерия и гелия.

Проведено сравнение полученных для дейтерия данных с расчетами, выполненными по моделям сжимаемого коволюма (МСК), Б АН А IV и методу Монте-Карло для химически реагирующих веществ. Как показывает анализ, все три теоретические модели в области давлений до Р « 120 ГПа хорошо согласуются с результатами экспериментов по ударному сжатию предварительно сжатого газообразного дейтерия [85-88].

В экспериментах с газообразным гелием экспериментально измерены плотности до р « 0.8 г/см и температуры до Т = 51000 К при давлениях Р ж (3585) ГПа [100-101]. Высокая начальная плотность гелия р0 « 0.124 г/см3, практически равная плотности жидкого гелия, получена предварительным сжатием газа до давлений Р0 « 120 МПа (1200 атм). Данные экспериментов с газообразным гелием по давлению почти в 4 раза превышают диапазон исследований свойств жидкого гелия из [36]. Проведено сравнение полученных данных с результатами расчетов по различным уравнениям состояния гелия [142-144].

Эксперименты с газообразным дейтерием при более высоких давлениях в настоящей работе проведены на устройствах, трансформирующих ударное сжатие в квазиизэнтропическое. В экспериментах, выполненных на рентгенографическом комплексе РФЯЦ-ВНИИЭФ, в диапазоне давлений до Р ~ 500 ГПа измерено сжатие газообразного дейтерия до плотностей р « 3 г/см [93-97]. В неисследованной ранее области давлений Р « (125-154) ГПа экспериментально зарегистрирован скачок плотности квазиизэнтропически сжатого газообразного дейтерия Дрф«20 %, который можно рассматривать как признак фазового перехода первого рода, физический характер которого должен быть определен дополнительно [86-87, 96, 145147].

Результаты настоящей работы дополняют данные, полученные для водорода ранее во ВНИИЭФ коллективом под руководством член-корреспондента РАН С.Б.Кормера.

Научная новизна работы:

1. На адиабатах Гюгонио в жидких азоте, аргоне и ксеноне измерены плотности до 13.5 г/см3 и температуры до « 56000 К при давлениях до 530 ГПа. Впервые исследованы свойства ударно-сжатого жидкого криптона до давлений 100 ГПа. Полученные данные, по исследованному диапазону давлений и температур, в 2-3 раза превосходят результаты зарубежных ученых, что и определяет новизну проведенных экспериментов.

2. С использованием рентгенографической методики при квазиизэнтропичес-ком нагружении:

- измерено сжатие жидких аргона и ксенона до плотностей рк 9 г/см3 и р да 20 г/см3 в неисследованном ранее диапазоне давлений до Р да 1000 ГПа и Рк 700 ГПа соответственно. Анализ данных позволяет утверждать об отсутствии аномальной сжимаемости аргона до давлений Р « 1000 ГПа и ксенона до Р « 200 ГПа.

- измерено сжатие газообразного дейтерия до плотности р да 3 г/см3 при давлениях сжатия Р да 500 ГПа. В неисследованном ранее диапазоне давлений Р да (127-154) ГПа зафиксирован скачок плотности сжатого дейтерия Арф « 20 %.

3. Впервые в России на адиабате Гюгонио в газообразном гелии, имеющем о начальную плотность равную плотности гелия в жидком состоянии (р0 да 0.124 г/см ), измерены плотность р да 0.8 г/см3 и температура Т «51000 К при давлении Р « 85 ГПа.

4. Измерена электропроводность плазмы ударно-сжатых сжиженных благородных газов до G ~105 (Ом-м)"1 в области давлений ударного сжатия до Р да 100 ГПа. Зарегистрирован эффект резкого (порогового) роста проводимости в аргоне, криптоне и ксеноне, вызванный «ионизацией давлением».

5. Впервые в динамическом эксперименте измерена электропроводность квазиизэнтропически сжатого газообразного водорода G да 550 (Ом-см)"1 при давлении

Р ~ 1500 ГПа. Полученное значение удовлетворительно согласуется с оценками «минимальной металлической» проводимости диэлектриков в условиях сильного межчастичного взаимодействия.

6. Измерен коэффициент отражения света от фронта плоской ударной волны в жидких криптоне и ксеноне г да 13 % и да 20 % при давлениях Р да 76 и 68 ГПа соответственно. Данные указывают на зеркальность фронта ударной волны в криптоне и ксеноне при исследованных давлениях с величиной размытия не более 7-10"7 см. Ранее такие эксперименты с криогенными жидкостями в мегабарной области давлений не проводились, что и определяет их новизну.

Научная и практическая значимость работы:

• В настоящей работе решена важная научно-техническая задача экспериментального изучения состояний с высокой концентрации энергии в конденсированных инертных газах, газообразных дейтерии и гелии в области ранее не исследованных уникально высоких плотностей до р да 20 г/см3, давлений до Р» 1000 ГПа и температур до Т да 56000 К с использованием совокупности экспериментальных методик: электроконтактной, оптической, рентгеновской и электрофизической.

• Разработаны оригинальные криогенные устройства плоской, цилиндрической и полусферической геометрии для генерации сильно сжатых высокотемпературных состояний при ударно-волновом и квазиизэнтропическом нагружении и современные диагностические методики исследования свойств сжиженных инертных газов, газообразных дейтерия и гелия в этих состояниях, расширяющих экспериментальную базу для тестирования уравнений состояния исследуемых сред.

• По результатам измерений ударно-волновой и квазиизэнтропической сжимаемости, температуры и электропроводности В.Д.Урлиным и О.Л.Михайловой созданы обоснованные формы уравнений состояния аргона, криптона и ксенона в широком диапазоне давлений до Р да 1000 ГПа, учитывающие электронное возбуждение, структурные переходы и зависимость энергетического зазора от степени сжатия. Совокупность экспериментальных данных и их теоретический анализ позволяет утверждать об отсутствии аномальной сжимаемости жидкого аргона, по крайней мере, до давлений Р « 1000 ГПа и жидкого ксенона до Р « 200 ГПа.

• Зарегистрирован эффект резкого (порогового) роста проводимости -ионизации «давлением», что указывает на ограничение использования моделей слабонеидеальной плазмы в этой области давлений.

• Зарегистрирован скачок плотности на 20 % при квазиизэнтропическом сжатии газообразного дейтерия в неисследованной ранее области давлений Р « (127154) ГПа. Аномалия в плотности квазиизэнтропически сжатого газообразного дейтерия, зафиксированная в данной работе, приводит к необходимости проведения дальнейших углубленных исследований свойств дейтерия в этой области давлений.

• Впервые измерена температура Т = 51000 К газообразного гелия сжатого до давления Р « 85 ГПа. Полученные данные расширяют информацию о физических свойствах сильно неидеальной и частично вырожденной гелиевой плазмы в мегабарной области давлений, где эффекты неидеальности осложняются химическими реакциями, связанными с ионизацией, делая теоретический анализ чрезвычайно трудным.

• Двухкаскадные цилиндрические устройства, разработанные по инициативе автора, нашли применение в практике ВНИИЭФ для получения экспериментальных данных о сдвиговой прочности металлов в мегабарной области давлений [148].

• Приведенные в диссертации данные опубликованы во многих научных изданиях и используются в ведущих научных центрах России: в РФЯЦ-ВНИИЭФ, в Объединенном институте высоких температур РАН, институте химической физики им. Н.Н.Семенова, институте проблем химической физики РАН (Черноголовка) для тестирования уравнений состояния плазмы в состояниях с высокой концентрацией энергии в диапазоне ультравысоких давлений.

Личный вклад соискателя. Материал, представленный в диссертации, получен при непосредственном участии автора в формировании направлений исследований, составлении технических заданий на исследование свойств веществ, на разработку оригинальных криогенных конструкций плоской, цилиндрической и полусферической геометрии и методик для диагностики высокотемпературных сильно сжатых сред, в постановке и проведении экспериментальных исследований, обобщении, интерпретации и представлении полученных результатов.

Достоверность полученных данных обеспечена применением в экспериментах широкого набора современных измерительных методик: рентгеновской диагностики, электроконтактных измерений, регистрации излучения фронта ударной волны и измерения электропроводности.

Экспериментальный материал, полученный в работе с помощью различных методик, подтверждается его согласием с экспериментальными и расчетно-теоретическими исследованиями в области их применимости, выполненными другими авторами и опубликованными в литературе. Достоверность экспериментальных результатов автора обоснована комплексным подходом к получению и анализу данных. Расчеты экспериментальных устройств выполнены по программам, принятым для использования в РФЯЦ-ВНИИЭФ. Описание экспериментальных данных настоящей работы выполнено сотрудниками ведущих научных центров России: В.Д.Урлиным, О.Л.Михайловой, В.В.Хрусталевым (РФЯЦ-ВНИИЭФ), В.К.Грязновым (ИПХФ РАН), И.Л.Иосилевским (МФТИ-ГУ), В.Е.Фортовым (РАН).

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработаны оригинальные экспериментальные устройства плоской, цилиндрической и полусферической геометрии для генерации сильно сжатых высокотемпературных состояний и современных средств диагностики для исследования свойств сжиженных инертных газов, газообразных дейтерия и гелия при их однократном, двукратном и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений, достигающей ~ 1500 ГПа.

2. На основе созданной лабораторной техники и методик получен комплекс новых экспериментальных данных для исследованных веществ в экстремальных о условиях: по давлению до Р ~ 1000 ГПа, по плотности до р « 20 г/см , температуре до Т » 56000 К, электропроводности до С « 105 (Ом-м)"1 и скорости звука до С « 8 км/с, который использован для: а) тестирования модельных уравнений состояния благородных газов, гелия и дейтерия в области уникально высоких плотностей до р «20 г/см3 и давлений до Р « 1000 ГПа; б) экспериментального обоснования:

• «холодной» ионизации благородных газов давлением;

• отсутствия аномальной сжимаемости аргона до Р « 1000 ГПа;

• наличия структурного перехода в ксеноне при давлениях выше 200 ГПа;

• скачка плотности на «20 % в газообразном дейтерии при квазиизэнтропическом сжатии, предсказанного по результатам первопринципных и полуэмпирических расчетов

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 100 работ (отчеты, тезисы, статьи, доклады). Результаты, представленные в настоящей работе, докладывались на совещаниях по теплофизическим свойствам веществ (ТСВ), проводимых во ВНИИЭФ, ВНИИТФ и Институте прикладной математики (ИПМ, г. Москва), на научно-координационных сессиях «Исследования неидеальной плазмы» в 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005 и 2006 гг., на международных конференциях по ударным волнам в конденсированных средах "Shock Compression of Condensed Matter": Сиэтл -1995, Варшава-1995, Амхерст-1997, С.-Петербург-1998, 2000 и 2002 гг., Сноуборд-1999, Атланта-2001, Портленд-2003, Балтимор-2005, на конференциях - Joint 20th AIRAPT-43th EHPRG Conference on Science and Technology of High Pressure - 2005 (Карлсруэ, Германия) и SCCM-2005 (Москва), а таюке на международных конференциях: III, V, VII и IX Харитоновские тематические научные чтения (г. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ - 2001, 2003, 2005 и 2007 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5-и глав, заключения и списка использованных источников, который содержит 224 работ. Текст изложен на 220 страницах, включает 110 рисунков и 15 таблиц.

Выводы:

1. В течение 2001-2006 гг. в ИФВ проведена серия экспериментов по измерению сжимаемости газообразного дейтерия в двухкаскадных цилиндрических устройствах с использованием жесткого рентгеновского излучения для регистрации траектории движения сходящихся к центру оболочек. Исследуемая область состояний дейтерия лежит примерно в интервале давлений от 70 до 500 ГПа. Ряд опытов выполнен в неисследованной ранее области давлений (125-270) ГПа. Впервые в опытах применена пакетная цифровая регистрация рентгеновских изображений с использованием фотохромных экранов, что позволило получить рентгеноснимки недостижимого ранее качества.

2. Для 5 экспериментальных устройств (1, 2, 3, 5 и 6) удалось в единой манере описать траектории движения оболочек, задавая постоянную толщину слоя мгновенного инициирования А=12,9 мм (радиус круга, приходящийся на одну точку инициирования). Для устройства 4 толщина слоя мгновенной детонации подбиралась с учетом уравнения состояния ПВ В.Н.Зубарева.

3. На устройствах 1 и 2 получено хорошее согласие результатов опытов и газодинамических расчетов по уравнению состояния дейтерия КХ и с моделью упругопластичности ФМП для стальных оболочек; рассчитанный радиус лишь на (+1 .+1,6) % отличается от экспериментального, что находится в пределах экспериментальной погрешности.

4. Результаты опытов на устройствах 3, 4, 5 и 6 указывают на большую, относительно одномерных расчетов по УРС дейтерия КХ, сжимаемость газа (от 2 до 13 % по радиусу) при использовании в расчетах всех известных моделей прочности.

5. На рентгеновских снимках для опытов по всем схемам не видно значительных изменений радиуса полости по длине цилиндра, поэтому градиенты давления в газе вдоль оси не могут быть значительными и крупномасштабное осевое перетекание газа в средней части полости не ожидается.

6. Двумерные расчеты, выполненные Н.Б.Давыдовым и С.Ф.Маначкиным по просьбе автора, показали: а) на момент максимального сжатия газа возмущением от торцов экспериментальных устройств не затронуто « 15 мм в центральной части конструкции для устройства 3 и « 50 мм для устройства 4\ б) практическое отсутствие возмущений на ВГО второго каскада в устройствах 1 и 3. Для устройства 4 амплитуда возмущений может достигать значений ~ 1 мм. В процессе исследований сжимаемости газообразного дейтерия автор отказался от использования этой конструкции; в) при одновременном инициировании поверхности ВВ возмущения слабо сказываются на форме сжимаемого газового слоя. При наличии сдвига инициирования в ряде точек по времени на 0,2 мкс (такая величина близка к максимально возможной) искажения формы газовой полости имеют место для устройства 4 (масса ВВ 32 кг). Практически, наличие возмущений приводит к ухудшению качества рентгенограмм, что имеет место в ряде экспериментов, и затрудняет их обработку. По мнению автора, основная причина возникновения возмущений связана с качеством изготовления фокусирующей системы.

7. Задача о влиянии точечного инициирования ВВ на форму газовой полости по существу трехмерная и на данном этапе развития газодинамических программ и быстродействия ЭВМ трудно решаема. К тому же, после того как возмущенная форма поверхности будет сосчитана и признана адекватной, необходимо выработать критерий соответствия расчетной и экспериментальной границ, то есть ответить на вопрос, какая граница фиксируется на эксперименте - огибающая возмущений, средняя линия или что-то другое. В полной мере все эти вопросы можно отнести и к интерпретации ранних результатов по сжимаемости газообразного водорода в экспериментах [89].

С учетом полученных данных и вплоть до разработки адекватных методов измерения эквивалентных радиусов сжатых оболочек автор в настоящей работе использовал усредненные значения для радиусов остановки ВГО второго каскада (КттХ полученные при обработке рентгенограмм визуальным и денситометрическим методами [94-95].

8. В неисследованной ранее области давлений (125-154) ГПа экспериментально зарегистрирован скачок в плотности газообразного дейтерия « 20 %, который, возможно, связан с плазменным фазовым переходом. Полученный результат не зависит от известных моделей прочности оболочек и уравнений состояния дейтерия.

9. Экспериментальный материал, полученный в ходе работы, может быть использован для тестирования моделей прочности металлов экспериментальных устройств в исследованном диапазоне давлений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе решена важная научно-техническая задача экспериментального изучения состояний высокой концентрации энергии в плазме криогенных жидкостей, газообразных дейтерия и гелия при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений до Р « 1000 ГПа и температур Т «55000 К.

Для изучения ударно-волновых свойств разработаны простые экспериментальные устройства плоской, цилиндрической и полусферической геометрии, которые оказались очень удобными для работы в условиях экспериментального полигона для одновременной регистрации скорости ударной волны на основной и отраженной ударных адиабатах и излучения с фронта УВ, по которому оценивалась его температура. Аналогичное устройство плоской геометрии использовалось и для экспериментов по электропроводности.

Разработана и использована методика высокоскоростной пирометрии для одновременного измерения в экспериментах с плоскими и полусферическими генераторами ударных волн - скорости ударных волн, скорости звука, температуры и коэффициентов спектрального поглощения света в ударно-сжатых сжиженных газах. Измерения спектральных температур многоканальным высокоскоростным пирометром позволили автору использовать в настоящей работе общемировую практику нахождения температуры нелинейным методом наименьших квадратов для двух параметров Т и Э и проведением итераций для получения точных оценок температуры и излучательной способности

С применением полусферических генераторов ударных волн на основной адиабате Гюгонио впервые измерены - плотность ударно-сжатого жидкого аргона р « 5 г/см3, температура Т «31300 К и коэффициенты поглощения света до » 180 см"1 при давлениях до Р «230 ГПа. При отражении ударной волны от сапфирового окна л зарегистрирована плотность сжатого аргона р « 6 и 7 г/см при давлениях Р « 300 и 530 ГПа соответственно. В аналогичных устройствах в экспериментах с жидким азотом на основной адиабате Гюгонио измерены - плотность ударно-сжатого жидкого азота до р « 3,4 г/см , температура до Т « 28000 К и коэффициенты поглощения света до 180 см"1 при давлениях ударного сжатия до 160 ГПа.

Эксперименты по измерению ударно-волновой сжимаемости сжиженных инертных газов, проведенные с разработанными криогенными полусферическими конструкциями, выполнены в области давлений превышающей мировой уровень. С применением более мощных генераторов полусферических ударных волн типа M3-13 и МЗ-18 диапазон исследований свойств этих веществ может быть повышен до давлений Р -1000 ГПа за фронтом основной ударной волны.

Впервые в экспериментах автора измерены температуры до 30000 К в ударно-сжатых сжиженных инертных газах — азоте, аргоне, криптоне и ксеноне в неизученном ранее диапазоне давлений.

Результаты по ударной сжимаемости сжиженных благородных газов убедительно показывают значительное тепловое возбуждение электронов в зону проводимости в аргоне при давлении Р « 40 ГПа, криптоне и ксеноне при давлениях Р « (25-30) ГПа, что можно трактовать как электронный фазовый переход, приводящий к возрастанию сжимаемости и снижению темпа роста температуры. Совместный анализ D(U) и Т(Р) зависимостей в жидких аргоне, криптоне и ксеноне показывает, что значения давлений, при которых наблюдаются изломы адиабат, хорошо согласуются друг с другом. Результаты настоящих исследований показывают, что закон соответственных состояний для благородных газов соблюдается, по крайней мере, до давлений Р « 25 ГПа.

Впервые измерены коэффициенты поглощения света за фронтом ударных волн в сжиженных благородных газах - аргоне, криптопе и ксеноне, достигающие значений: до 300 см"1 в жидком криптоне и ксеноне при давлениях до 100 ГПа; до 200 см"1 в жидком аргоне при давлениях до 180 ГПа до 150 см"1 в жидком азоте при давлениях до 160 ГПа

Впервые измерена отражательная способность фронта ударных волн до г « 20 % в криптоне и ксеноне при давлениях ударного сжатия Р ~ 100 ГПа. Измерение поглощения и отражения света имеют вполне самостоятельное значение для развития фундаментальной науки, а совокупность этих величин позволяет оценить излучательную способность фронта ударных волн. Это важно при определении их истинных температур, которые является более чувствительным параметром для проверки различных теоретических моделей, чем ударное давление. Исследования отражения и поглощения света имеют важное значение и для оценки структуры (гладкости) фронта ударной волны.

Экспериментальные результаты настоящей работы по электропроводности сжиженных газов дают уникальную возможность тестирования термодинамических моделей снижения потенциала ионизации при создании уравнений состояния аргона, криптона и ксенона.

Зарегистрирована экспоненциальная зависимость электропроводности благородных газов от температуры, что позволило определить ширину энергетических зазоров: Е = (14.8±0.5) эВ для аргона, Е = (13.0+0.8) эВ для криптона и Е = (9.6+0.5) эВ для ксенона.

Полученные экспериментальные данные демонстрируют резкий рост электропроводности неидеальной плазмы инертных газов на (3-5) порядков величины в узкой области плотностей, вызванный «ионизацией давлением», что качественно противоречит моделям слабо неидеальной плазмы. Речь идет о «холодном» сжатии плазмы (квТ « I) в области плотностей и давлений, превосходящих твердотельные.

Квазихимическая модель неидеальной плазмы, учитывающая эффекты вырождения свободных электронов, кулоновское взаимодействие заряженных зарядов и отталкивание тяжелых частиц на коротких расстояниях, причиной которых является перекрытие электронных оболочек атомов и ионов при высоких плотностях дает удовлетворительное согласие экспериментальных и рассчитанных данных по электропроводности инертных газов [62]. Тем не менее, модель требует дальнейших усовершенствований, связанных с учетом перестройки внутренней структуры частиц в условиях сверхвысоких давлений и температур.

Для исследования сжимаемости сжиженных газов с температурой кипения > 77 К в области давлений до Р~1000ГПа разработаны криогенные двухкаскадные цилиндрические устройства, трансформирующие ударно-волновое сжатие в квазиизэнтропическое, что позволило исследовать свойства сжиженных газов - аргона и ксенона в области температур, занимающей, по тепловому нагреву, промежуточное положение между нагревом в ударно-волновых и адиабатических экспериментах. С их помощью исследована область фазовых диаграмм жидких аргона (р да 9 г/см3) и ксенона (р « 20 г/см3), которые по давлению и плотности соответствуют мировому уровню.

Предложенные устройства открывают новое направление для изучения оптических характеристик и электропроводности при квазиизэнтропическом сжатии материалов в мегабарном диапазоне давлений в условиях экстремально высоких температур.

Измерена квазиизэнтропическая сжимаемость жидкого аргона до давлений Р « 1000 ГПа. Анализ результатов показывает, что в исследованном диапазоне давлений наблюдается внутреннее согласие всех экспериментальных данных по сжимаемости для жидкого, твердого и газообразного аргона с данными расчетов. Исследования убедительно показывают, что в области плотностей до р да 9 г/см аномалия в поведении сжатого аргона отсутствует.

Анализ экспериментов по ксенону показал, что в исследованной области давлений все результаты нельзя описать одним уравнением состояния (Хе1). Для удовлетворительного описания данных, особенно при высоких давлениях, в [64] с учетом результатов статических экспериментов был постулирован структурный переход в ксеноне при давлении Р = 80 ГПа (р = 8.37 г/см3) без скачка плотности в новую фазу (Хе2). Считалось, что происходит только изменение наклона кривой упругого взаимодействия. Это позволило удовлетворительно описать все данные по ударному сжатию до давлений 130 ГПа и увеличение плотности жидкого ксенона, о квазиизэнтропически сжатого цилиндрической оболочкой до р да 20 г/см при давлениях до Р да 700 ГПа.

Результаты настоящей работы позволили создать обоснованную форму уравнений состояния аргона, криптона и ксенона в широком диапазоне давлений: до

Р да 100 ГПа в криптоне, до Р да 700 ГПа в ксеноне и до Р да 1000 ГПа в аргоне, учитывающую электронное возбуждение при температурах выше 10000 К, структурные переходы в ксеноне и зависимость энергетического зазора от степени сжатия. Двухфазное уравнение состояния ксенона, предложенное в работах с участием автора, удовлетворительно описывает обширную совокупность экспериментальных данных, включая эксперименты автора по изэнтропической сжимаемости ксенона до р да 20 г/см . В настоящее время это самое широкодиапазонное уравнение состояния, предсказывающее свойства ксенона от давлений на кривой плавления до Р да 720 ГПа.

Хорошее согласие экспериментальных значений по сжимаемости и температурам в области давлений до Р -100 ГПа достигается и с расчетами по модели SAHA IV, предложенной для описания термодинамики плазмы ударно-сжатых сжиженных инертных газов [55-56].

Совокупность экспериментальных данных и их теоретический анализ позволяет утверждать об отсутствии аномальной сжимаемости жидкого аргона, по крайней мере, до давлений Р да 1000 ГПа и жидкого ксенона до Р да 200 ГПа, а исследованные вещества в этих диапазонах давлений могут использоваться как материалы-стандарты. Высокая яркость фронта ударных волн в исследованных газах вместе с экспериментально измеренными кинематическими параметрами (D, U и С) показывает, что данные вещества можно использовать в качестве индикаторных жидкостей при измерении скорости звука в металлах и других непрозрачных материалах.

Результаты настоящей работы направлены на развитие и дальнейшее совершенствование методик для калибровки параметров уравнений состояния простых веществ, в том числе водорода и его изотопов, и конструкционных материалов.

Разработаны двухкаскадные цилиндрические конструкции, с помощью которых измерена квазиизэнтропическая сжимаемость газообразного дейтерия до плотностей р да 3 г/см3 при давлениях сжатия до Р ~ 500 ГПа. Впервые в опытах применена пакетная цифровая регистрация рентгеновских изображений с использованием фотохромных экранов (Digital Complex for Computer Radiography - (DC-CR)), что позволило получить рентгеносиимки недостижимого ранее качества. На сегодняшний день пакеты фотохромных экранов являются наилучшим решением в классе интегрирующих однокадровых регистраторов.

Ряд опытов выполнен в неисследованной ранее области давлений (127 -300) ГПа. Результаты опытов в области давлений выше 150 ГПа указывают на большую, относительно расчетов, сжимаемость газа (от 12 до 50 % по плотности), что является достаточным основанием для корректировки уравнения состояния водорода, используемого в РФЯЦ-ВНИИЭФ. В области давлений (127-154) ГПа экспериментально зарегистрирован скачок в сжимаемости газообразного дейтерия « 20 % по плотности, который, возможно, связан с плазменным фазовым переходом.

Измерена электропроводность квазиизэнтропически сжатого водорода высокой начальной плотности при давлении сжатия Р - 1500 ГПа. Развитие исследований электропроводности дает возможность экспериментального измерения зависимости ширины энергетического зазора от плотности, что в комплексе с измерением сжимаемости и температуры необходимо для создания замкнутого уравнения состояния дейтерия в мегабарной области давлений.

Проведенные исследования показывают, что для надежной оценки электропроводности квазиизэнтропически сжатого водорода необходима разработка конструкций с плавным распределением газодинамических параметров по радиусу. Устранить резкое изменение плотности, давления и температуры вблизи оси системы можно с помощью сплошного электрода, расположенного по оси экспериментального устройства [104]. Наличие центрального электрода не мешает одновременному измерению электропроводности и сжимаемости газа с использованием рентгеновского излучения, что повышает информативность экспериментальных исследований.

В настоящей работе при исследовании свойств конденсированных газов использовался широкий набор измерительных методик: рентгеновское зондирование, электроконтактные измерения, регистрация излучения фронта ударной волны и измерение электропроводности. Совокупность спектра полученных экспериментальных данных использовалась для тестирования параметров уравнений состояний инертных газов и дейтерия в широкой области состояний до уникально высоких плотностей р ~ 20 г/см3 и давлений Р ~ 1500 ГПа.

Настоящая работа была начата по инициативе и под руководством член-корреспондента АН СССР, доктора физико-математических наук, профессора С.Б.Кормера. Широкое участие и поддержка в развитии и становлении экспериментальных методик, интерес к экспериментальным результатам и их интерпретации принадлежит кандидату физико-математических наук Ф.В.Григорьеву, под чьим непосредственным руководством автором начаты эти экспериментальные исследования. Автор выражает им свою безграничную благодарность за становление его как физика-экспериментатора.

Экспериментальные исследования по квазиизэнтропической сжимаемости жидких - аргона и ксенона в течение 1987-1997 гг. были поддержаны начальником отделения 13 (ныне ИЛФИ) доктором физико-математических наук Г.А.Кирилловым, которому автор выражает свою признательность. За постоянный интерес к экспериментальным исследованиям и за теоретическую интерпретацию полученных данных автор выражает свою благодарность доктору физико-математических наук, профессору В.Д.Урлину.

В расчетно-теоретических исследованиях по изучению свойств сжиженных инертных газов помощь и поддержку оказали автору сотрудники ИЛФИ О.Л.Михайлова и В.А.Волков. Неоценимую помощь в проведении экспериментов и обработке экспериментальных данных оказали автору сотрудники его группы: В.Д.Глуходедов, А.Б.Камсков, В.Л.Смирнов, а также О.Н.Кузнецов, Е.П.Галаган, Ю.А.Буров, В.В.Кузнецов.

С 1998 г. в новых экспериментальных исследованиях свойств инертных газов, гелия и дейтерия активную поддержку автору оказал начальник отдела ИФВ доктор физико-математических наук М.В.Жерноклетов.

Активную моральную и материальную поддержку исследованиям автора оказал директор ИФВ, заместитель главного конструктора, доктор технических наук

A.Л.Михайлов.

Исследования свойств ударно-сжатых газообразных дейтерия и гелия выполнены автором при поддержке директора РФЯЦ-ВНИИЭФ Р.И.Илькаева и Президиума РАН в рамках комплексной программы научных исследований «Физика и химия экстремальных состояний вещества», возглавляемой академиком РАН

B.Е.Фортовым, и при поддержке РФФИ.

Теоретическую поддержку автору при описании поведения сжиженных инертных газов, дейтерия и гелия в мегабарногй области давлений оказали сотрудники Института проблем химической физики РАН (Черноголовка, Московская обл., Россия) - В.К.Грязнов и В.Б.Минцев, И.Л.Иосилевский (Московский физико-технический институт, п. Долгопрудный, Московская обл., Россия), В.Е.Фортов (РАН). При расчетно-теоретическом анализе результатов экспериментов, полученных при исследовании свойств газообразных гелия и дейтерия, существенную помощь автору оказал В.В.Хрустал ев (ИТМФ ВНИИЭФ).

Практическую и научно-техническую помощь в работе оказали автору: М.Ю.Белякова, В.А.Бугаева, Ю.А.Григорьева, А.Е.Ковалев, С.И.Киршанов, Т.С.Лебедева, А.Б.Межевов, М.Г.Новиков, А.Н.Шуйкин, В.Н.Бузин, Н.Б.Давыдов, С.Ф.Маначкин, Г.Н.Кашинцева, А.С.Буланников, В.А.Голубев, С.К.Гришечкин, Д.Н.Тумкин, А.А.Юхимчук, В.ВЛрошенко. Существенная поддержка в разработке конструкторской документации экспериментальных устройств принадлежит -В.Г.Колесникову и С.К.Груздеву, а также начальнику конструкторского отдела -Н.Д.Анохину.

Всем названным выше автор выражает свою благодарность и признательность.

1. Л.В.Альтшулер. Применение ударных волн в физике высоких давлений. УФН, 1965, т. 85, с. 197.

2. Я.Б.Зельдович, Ю.П.Райзер. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М., Физматгиз, 1966, 686 с.

3. Динамические исследования твердых тел при высоких давлениях. Перевод с анг. под ред. В. Н. Жаркова. М., Мир, 1965, 236 с.

4. Л.В.Альтшулер, Б.Н.Моисеев, Л.В.Попов, Г.В.Симаков, Р.Ф.Трунин. Сравнительная сжимаемость железа и свинца при давлениях 31-34 Мбар. ЖЭТФ, 1968, т. 54, вып.З, с. 785.

5. C.E.Ragan III. Shock compression measurements at 1 to 7 TPa. Phys. Rev. A., 1982, Vol. 25, No 6, pp. 3360-3374.

6. Р.Ф.Трунин, А.Б.Медведев, А.И.Фунтиков, М.А.Подурец, Г.В.Симаков, А.Г.Севастьянов. Ударное сжатие пористых железа, меди и вольфрама и их уравнение состояния в области терапаскальных давлений. ЖЭТФ, 1989, т. 95, вып. 2, с. 631.

7. B.H.Ripin, R.Decoste et al. Laser-plasma interaction and ablative acceleration of thin foils at 1012-1015 W/cm2. Phys. Rev. Lett. 1979, Vol. 73, p.1012.

8. RJ.Trainor, J.W.Shaner, J.M.Auerbach, N.C.Holmes. Phys. Rev. Lett., 1979, Vol. 42, No 17, pp. 1154-1157.

9. Л.В.Альтшулер, А.А.Баканова, А.В.Бушман, И.П.Дудоладов, В.Н.Зубарев. Испарение ударно-сжатого свинца в волнах разгрузки. ЖЭТФ, 1977, т. 73, вып. 11, с. 1866.

10. А.А.Баканова, И.П.Дудоладов, М.В.Жерноклетов, В.Н.Зубарев, Г.В.Симаков. Об испарении ударно-сжатых металлов при расширении. ПМТФ, 1983, № 2, с. 76.

11. Г.И.Канеля, В.Б.Минцева, А.П.Савинцева. ИПХФ РАН, Черноголовка, 2004, с. 169170.

12. В.А.Алексеев, В.Е.Фортов, И.Т.Якубов. Физические свойства плазмы высокого давления. УФН, 1983, т. 139, вып. 2, с. 193.

13. В.Е.Фортов, И.Т.Якубов. Физика неидеальной плазмы. Черноголовка, 1984, 263 е.; а также: Неидеальная плазма, М.: Энергоатомиздат, 1994.

14. В.Е.Фортов. Динамические методы в физике плазмы. УФН, 1982, т.138, вып. 3, с. 361; В.Е.Фортов. Мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества. УФН, 2007, т. 177, № 4, с. 347-368.

15. Р.Н.Киилер. Размышления американского ученого о работе академика Я.Б.Зельдовича в области динамической физики высоких давлений. УФН, 1995, т. 165, № 5, с. 595.

16. И.Ш.Модель. Измерение высоких температур в сильных ударных волнах в газах. ЖЭТФ, 1957, т. 32, с. 714.

17. В.Е.Беспалов, В.К.Грязнов, В.Е.Фортов. Излучение ударно-сжатой плазмы аргона высокого давления. ЖЭТФ, 1979, т. 76, вып.1, с. 140.

18. В.К.Грязнов, М.В.Жерноклетов, В.Н.Зубарев, И.Л.Иосилевский, В.Е.Фортов. Термодинамические свойства неидеальной плазмы аргона и ксенона. ЖЭТФ, 1980, т. 78, вып. 2, с. 573.

19. А.В.Бушман, Б.Н.Ломакин, В.А.Сеченов, В.Е.Фортов, О.Б.Щекотов, И.И.Шарипджанов. Термодинамика неидеальной плазмы цезия. ЖЭТФ, 1975, т. 69, вып. 5(11), с. 1624.

20. M.van Thiel, В. Alder. Shock Compression of Argon. J. Chem. Phys., 1966, Vol. 44, p.1056.

21. R.N.Keeler, M.van Thiel, В.J.Alder. Corresponding states at small interatomic distances. Physica, 1965, Vol. 31, p. 1437.

22. W.Nellis, A.Mitchell. Shock compression of liquid arqon, nitroqen, and oxyqen to 90 GPa (900 kbar). J. Chem. Phys., 1980, Vol. 73, p. 6137.

23. M.Ross, W.Nellis, A. Mitchell. Shock-wave Compression of Liquid Arqon to 910 kbar. J.Chem. Phys., 1979, Vol. 68, p. 532.

24. WJ.Nellis, M.van Thiel, A. C. Mitchel. Shock compression of liquid xenon to 130 GPa. Phys. Rev. Lett, 1982, Vol. 48, p. 816.

25. M.Ross. Chock Compression and the Melting Curve for Argon. Phys. Rev. A., 1973, Vol. 8, p. 1466.

26. M. Ross. The repulsive forces in dense argon. J. Chem. Phys., 1980, Vol. 73, No 9, p. 4445.

27. M. Ross, H.K. Mao, P.M. Bell, J.A. Xu. The equation of state of dense arqon: A comparision of shock and static studis. J. Chem. Phys., 1986, Vol. 85(2), p. 1028.

28. W.Seitz, W.Wackerle. Reflekted-Sock Hugoniot for liquid argon between 0.26 and 0.74 Megabars. Bull. Amer. Phys. Soc., 1972, No 17, p. 1093.

29. R.D.Dick, R.H.Warnes, J.Skalyo. Shock Compression of Solid Argon. J. Chem. Phys, 1970, Vol. 53, No 5, p. 1648.

30. P.L.Lagus, T.J.Ahrens. Shock wave measurements on solid hydrogen and argon. J. Chem. Phys. 1973, Vol. 59, No 7, pp. 3517-3522.

31. M.van Thiel, B.J.Alder. Shock compression of liguid hydrogen. Molec. Phys. 1966, Vol. 10, No 5, p. 427.

32. M.van Thiel, L.B.Hord, W.H.Gust, A.C.Mitchell, M.D addario, K.Boutwell, E.Wilrbarger, B.Barrett. Shock compression of deuterium to 900kbar. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 1974, No 9, pp. 57-77.

33. R.D.Dick, G.I.Karley. Shock compression data for liguids. II. Condensed hydrogen and deuterium. J. Chem. Phys., 1980, Vol. 73, No 10, pp. 5264-5271.

34. W.J.Nellis, M.Ross, A.C.Mitchell, M.van Thiel, D.A.Young, F.H.Ree, R.J.Trainor. Shock compression data for liquids. II. Condensed hydrogen and deuterium. Phys. Rev. A., 1983, Vol. 27, Nol, pp. 608-611.

35. W.J.Nellis, A.C.Mitchell, M.van Thiel, G.J.Devine, R.J.Trainor, N.Brown. Equation-of-state data for molecular hydrogen and deuterium at shock pressure in the range 2-76 GPa (20-760 kbar). J. Chem. Phys. 1983, 79(3), pp.1480-1486.

36. W.J.Nellis, N.C.Holmes, A.C.Mitchell, R.J.Trainor, G.K.Governo, M.Ross, D.A.Young. Shock Compression of Liquid Helium to 56 GPa (560 kbar). Phys. Rev. Lett., 1984, Vol. 53, Nol3, pp.1248-1252.

37. В.Н.Зубарев, Г.С.Телегин. Ударная сжимаемость жидкого азота и твердой углекислоты. ДАН СССР, 1962, т. 142, № 2, с. 309.

38. R.D.Dick. Shock wave Compression of Benzene, Carbon Disulfide, Carbon Tetrachloride and Liquid Nitrogen. J. Chem. Phys, 1970, Vol. 52, p. 6021.

39. H.B.Radousky, W.J.Nellis, M.Ross, D.C.Hamilton, A.C.Mitchell. Molecular Dissociation and Shock-Indused Cooling in Fluid Nitrogen of Hiqh Densities and Temperatures. Phys. Rev. Lett., 1986, Vol. 57, p. 2419.

40. H.B.Radousky, M.Ross. Shock-Induced cooling in High-Density fluid Nitrogen. High Pressure Research, 1988, Vol. 1, c. 39.

41. D.C.Hamilton, W.J.Nellis, A.C.Mitchell, F.H.Ree, M.van Thiel. Electrical conductivity and equation of state of shock-compressed liquid oxygen. J. Chem. Phys., 1988, Vol. 88, No 8, p. 5042.

42. W.J.Nellis, A.C.Mitchell, F.H.Ree, M.Ross, N.C.Holmes, RJ.Trainor, D.J.Erskine. Equation of state of shock-compressed liquids: Carbon dioxide and air. J. Chem. Phys., 1991, Vol. 95, No 7, p. 5268.

43. Ф.В.Григорьев, С.Б.Кормер, О.Л.Михайлова, М.А.Мочалов, В.Д.Урлин. Ударное сжатие и яркостная температура фронта ударной волны в аргоне. Электронная экранировка излучения. ЖЭТФ, 1985, т. 88, с. 1271.

44. М.В.Жерноклетов, М.А.Мочалов, В.Н.Бузин и др. «Исследование кинематических и термодинамических параметров ударно-сжатых конденсированных инертных газов (аргон) в мегабарном диапазоне давлений». Отчет по договору с ИПХФ РАН № 1493-5-3/2005, 2005, 16 с.

45. В.Д.Глуходедов, С.И.Киршанов, Т.С.Лебедева, М.А.Мочалов. Свойства ударно-сжатого жидкого криптона при давлениях до 90 ГПа. ЖЭТФ, 1999, т. 116, вып. 2(8), с. 551-562.

46. В.Д.Урлин, М.А.Мочалов, О.Л.Михайлова. Уравнение состояния твердого и жидкого ксенона. Математическое моделирование, 1991, т. 3, с. 42-49.

47. V.D.Urlin, M.A.Mochalov, O.L.Mikhailova. Liquid xenon stady under shock and quasi-isentropic compression. Hiqh Pressure Research, 1992, Vol. 8, p. 595.

48. V.E.Fortov, V.K.Gryaznov, V.B.Mintsev, V.Ya.Ternovoi, I.L.Iosilevski, M.V.Zhernokletov, M.A.Mochalov. Thermophysical properties of shock compressed argon and xenon. Contribution to Plasma Physics, 2001, Vol. 41, No 2-3, pp. 215-218.

49. Л.А.Гатилов, В.Д.Глуходедов, Ф.В.Григорьев, С.Б.Кормер, Л.В.Кулешова, М.А.Мочалов. Электропроводность ударно-сжатого конденсированного аргона при давлениях от 20 до 70 ГПа. ПМТФ, 1985, № 1, с. 99.

50. В.Е.Фортов, В.Я.Терновой, М.В.Жерноклетов, М.А.Мочалов и др. Ионизация давлением неидеальной плазмы в мегабарном диапазоне динамических давлений. ЖЭТФ, 2003, т. 124, вып. 2(8), с. 288-309.

51. И.А.Адамская, Ф.В.Григорьев, О.Л.Михайлова, М.А.Мочалов, А.И.Соколова, В.Д.Урлин. Квазиизэнтропическое сжатие аргона до 600 кбар. ЖЭТФ, 1987, т. 93, вып. 2(8), с. 647-651.

52. О.Л.Михайлова, М.А.Мочалов, В.Д.Урлин. Квазиизэнтропическое сжатие аргона до 500 ГПа. Математическое моделирование, 1992, т. 4, № 12, с. 162.

53. В.Д.Урлин, М.А.Мочалов, О.Л.Михайлова. Квазиизэнтропическое сжатие жидкого аргона до 500 ГПа. ЖЭТФ, 1997, т.111, вып. 6, с. 2099-2105.

54. В.А.Аринин, О.Л.Михайлова, М.А.Мочалов, В.Д.Урлин. Квазиизэнтропическое сжатие жидкого аргона давлением « 1000 ГПа. Письма в ЖЭТФ, 2008, т. 87, вып. 4, с. 240-244.

55. В.Д. Урлин, М.А. Мочалов, О.Л.Михайлова. Квазиизэнтропическое сжатие жидкого ксенона до плотности 20 г/см3 давлением ~ 720 ГПа. ТВТ, 2000, т. 38, № 2, с. 227-231.

56. R.D.Dick, G.I.Kerly. Shock compression data for liquids. II. Condensed hydrogen and deuterium. J. Chem. Phys. 1980, Vol. 73, No 10, pp. 5264-5271.

57. N.S.Holmes, M.Ross, W.J.Nellis. Temperature measurements and dissociation of shock-cjmpressed liquid deuterium and hydrogen. Phys. Rev. B. 52 (22), 15835-15845, 1995.

58. W.J.Nellis, M.Ross, A.C.Holmes. Temperature Measurements of Shock-Compressed Liquid Hydrogen: Implications for the Interior of Jupiter. Science, 1995, Vol. 269, pp. 1249-1252.

59. W.J.Nellis, S.T.Weir, A.C.Mitchel. Minimum metallic conductivity of fluid hydrogen at 140 GPa (1.4 Mbar). Phys. Rev. B, 1999, Vol. 59, No 5, pp. 3434-3449.

60. S.T.Weir, A.C.Mitchell, W.J.Nellis. Metallization of fluid molecular hydrogen at 140 GPa (1.4 Mbar). Phys. Rev. Lett., 1996, Vol. 76, No 11, pp.1860-1863.

61. W.J.Nellis. Metastable solid metallic hydrogen. Philosophical Magazine B, 1999, Vol.79, No 4, pp. 655-661.

62. W.J.Nellis, S.T.Weir, A.C.Mitchell. Metallization and Electrical Conductivity of Hydrogen in Jupiter. Science, 1996, Vol. 273, pp. 936-938.

63. WJ.Nellis. Metallization of fluid molecular hydrogen at 140 GPa (1.4 Mbar): implications for Jupiter. Planetary and Space Science, 48 (2000), pp. 671-677.

64. W.J.Nellis. Hydrogen at High Pressures and Temperatures. Science and Technology of High Pressure, Proceedings of AIRAPT-17, ebited by M.H.Manghnani, 2000, pp. 19-28.

65. В.Е.Фортов, В.Я.Териовой, С.В.Квитов, В.Б.Минцев, Д.Н.Николаев, А.А.Пяллинг, А.С.Филимонов. Электропроводность неидеальной плазмы водорода в мегабарном диапазоне давлений. Письма в ЖЭТФ, 1999, т. 69, вып. 12, с. 874-878.

66. R. Cauble, L.Silva, T.Perry et al. Absolute measurements of the equations of state of low-Z materials in the multi-Mbar regime using laser-driven shocks. Phys. Plasmas, Vol. 4, No 5, 1997, pp. 1857-1861.

67. G.W.Collins, P.M.Celliers, L.B.Da Silva et al. Temperature Measurements of Shock Compressed Liquid Deuterium up to 230 GPa. Phys. Rev. Lett., 2001, Vol. 87, No 16, p. 165504-1.

68. P.M.Celliers, G.W.Collins, L.B.Da Silva et al. Shock-Induced Transformation of Liquid Deuterium into a Metallic Fluid. Phys. Rev. Lett., 2000, Vol. 84, No 24, p. 5564.

69. A.N.Mostovych, Y.Chan, T.Lechecha, A.Schmitt, J.D.Sethian. Reflected Shock Expriments on the Equation-of-State Properties of Liquid Deuterium at 100-600 GPa (1-6 Mbar). Phys. Rev.Let. 85(18), pp. 3870-3873 (2000).

70. Knudsen M. D., Hanson D. L., Bailey J. E., Hall C.A., Asay J. R. Equation of State Measurements in Liquid Deuterium to 70 GPa. Phys. Rev. Lett., 2001, Vol. 87, p. 225501(1-4).

71. Knudsen M. D., Hanson D. L., Bailey J. E., Hall C.A., Asay J. R. Use of a Wave Reverberation Technique to Infer the Density Compression of Shocked Liquid Deuterium to 75 GPa. Phys. Rev. Lett., 2003, Vol. 90, p. 035505 (1-4).

72. D.L.Hanson, J.R.Asay, C.A.Hall et al. Progress on deuterium EOS measurements on Z. In: Shock Compression of Condensed Matter-1999, edited by M.D.Furnish, L.C.Chhabildas, R.S.Hixson, 1999, pp. 1175-1178.

73. С.И.Белов, Г.В.Борисков, А.И.Бьтков и др. Ударно-волновое сжатие твердого дейтерия. Письма в ЖЭТФ, 2002, т. 76, вып. 7, с. 508-510.

74. G.V.Boriskov, A.I.Bykov, RXIfkaev et al. Shock compression of liquid deuterium up to 109 GPa. Phys. Rev. B, 71, 092104 (2005).

75. С.К.Гришечкин, С.К.Груздев, В.К.Грязнов, М.В.Жерпоклетов, Р.И.Илькаев и др. Экспериментальное измерение сжимаемости, температуры и поглощения света в ударно-сжатом плотном газообразном дейтерии. Письма в ЖЭТФ, 2004, т. 80, вып. 6, с. 452-458.

76. M.A.Mochalov, M.V.Zhernokletov et al. Stady of thermodynamic and optical properties of deuterium under shock and quasiisentropic compressin. Int. Conf. «Strongly Coupled Coulomb Systems" (SCCS), Moscow, 2005, http://ns.ihed. ras.ru/ sccs2005/.

77. М.А.Мочалов, В.А.Аринин, В.В.Бурцев и др. Свойства гелия и дейтерия при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений до 300 ГПа. Саров, 2007, IX харитоновские чтения. Сб. тезисов докладов, с. 175.

78. Ф.В.Григорьев, С.Б.Кормер, О.Л.Михайлова, А.П.Толочко, В.Д.Урлин. Экспериментальное определение сжимаемости водорода при плотностях 0.5.2 г/см3. Металлизация водорода. Письма в ЖЭТФ, 1972, т. 16, с. 286.

79. Ф.В.Григорьев, С.Б.Кормер, О.Л.Михайлова, А.П.Толочко, В.Д.Урлин. Уравнение состояния молекулярного водорода. О фазовом переходе в металлическое состояние. ЖЭТФ, 1978, т. 75, с. 1683.

80. В.П.Копышев, В.В.Хрусталев. Уравнение состояния водорода до 10 Мбар. ПМТФ, 1980, № 1, с. 122-128.

81. В.П.Копышев, В.Д.Урлин. Изэнтропическая сжимаемость и уравнение состояния водорода до давления 1 ТПа. Ударные волны и экстремальные состояния вещества. Под ред. В.Е.Фортова, Л.В.Альтшулера, Р.Ф.Трунина, А.И.Фунтикова. Изд. Наука, М., 2000, с. 297-314.

82. М.В.Жерноклетов, М.А.Мочалов, А.Б.Медведев и др. Исследование сжимаемости водорода и его изотопов в области давлений до 1000 ГПа. РФЯЦ -ВНИИЭФ, отчет по договору с ИТЭС РАН № 635-3-3/2001, раздел 2, 14 с.

83. Л.В.Альтшулер, Р.Ф.Трунин, К.К.Крупников, Н.В.Панов. Взрывные экспериментальные устройства для исследования сжатия веществ в ударных волнах. УФН, 1996, т. 166, №5, с. 575-581.

84. М.В.Жерноклетов, М.А.Мочалов, А.Б.Медведев и др. Проведение исследований и анализ результатов по ударному сжатию сжиженных инертных газов. РФЯЦ ВНИИЭФ, отчет по договору с ИТЭС РАН № 635-3-3/2001, раздел 4, 13 с.

85. R.N.Lahr, W.G.Eversole. Compression Isotherms of Argon, Krypton, and Xenon through the Freezing Zone. Jour. Chem. Eng., 1962, Vol. 7, p. 42.

86. J.W.Stewart. The compression of solid Ne, Ar, Kr to 20 kbar. J. Phys. Chem. Sol., 1968, Vol. 29, p. 641.

87. C.S.Zha, R.Boehler, D.A.Yong, M.Ross. The argon melting curve to very high pressure. J. Chem. Phys., 1986, Vol. 85 (2), p. 1034.

88. С.М.Стишов. Термодинамика плавления простых веществ. УФН, 1974, т. 114, вып.1, с. 3-40.

89. R.K.Crawford, W.B.Daniels. Melting in Ar at high temperatures. Phys. Rev. Lett., 1968, Vol. 21, p. 367.

90. W.Witzenburg, J.C.Stryland. Density measurement of compressed solid and liquid argon. Can. Journ. Phys., 1968, Vol. 46, p. 811.

91. V.M.Cheng, W.B.Daniels, R.K.Crawford. Molar volume of argon along the melting curve up to 10 kbar. Phys. Rev. Lett., 1973, Vol. 73 A, p. 109.

92. W.H.Hardy, R.K.Crawford, W.B.Daniels. Experimental determination of the P-T melting curve of argon. J. Chem. Phys., 1971, Vol. 54, p. 1005.

93. И.В.Александров, А.Н.Зисман, С.М.Стишов. Исследования уравнений состояния изоэлектронных веществ Cs-Xe and PbB2-Kr. ЖЭТФ, 1987, т. 92, с. 657.

94. A.Polian, J.M.Bosson, M.Grimstitch, W.A.Grosshaus. Solid krypton: Equation of state and elastic properties. Phys. Rev. В., 1989, Vol. 39, No2, c. 1332.

95. R.K.Grawford, W.B.Daniels. Experimental determination of the P-T melting of the Kr, Ne, He. Journ. Chem. Phys., 1971, Vol. 55, p. 5651.

96. K.Asaumi. High-pressure x-ray difraction study of solid xenon and its equation of state in relation to metallization transition. Phys. Rev. В., 1984, Vol. 29, p. 7026.

97. A.N.Zisman, I. V.Aleksandrov, S.M.Stishow. X-ray study of equations of state of solid xenon and cesium iodide at pressures up to 55GPa. Phys. Rev. B, 1985, Vol. 32, p. 484.

98. A.P.Jephcoat, M.K.Mao, L.W.Finger, D.E.Cox, RJ.Hemley, C.-S.Jha. Pressure-Jnduced structural phase Transition in solid Xenon. Phys. Rev. Lett., 1987, Vol. 59, p. 2670.

99. R.Reichlin, K.E.Brister, A.K.McMachan, M.Ross, Shi Martin, V.K.Vohra,

100. A.L.Ruoff. Evidense for the Insulator Band-Structure studies to 170 GPa. Phys. Rev. Lett., 1989, Vol. 62, p. 669-672.

101. K.Syassen. Optical absoption of solid xenon at high pressure. Phys. Rev. В., 1982, Vol. 52, NolO, p. 6548.

102. K.A.Gottel, J.H.Eqqert, I.F.Silvera. Optical Evidanse for the Metallization of Xenon at 132(5) GPa. Phys. Rev. Lett., 1989, Vol. 62, p. 665-668.

103. В.Д.Урлин. Плавление при сверхвысоких давлениях, получаемых в ударной волне. ЖЭТФ, 1965, т. 9, с. 489.

104. В.К.Грязнов, И.Л.Иосилевский, Ю.Г.Красников, Н.И.Кузнецова,

105. B.И.Кучеренко, Г.Б.Лаппо, Б.Н.Ломакин, Г.А.Павлов, Э.Е.Сон, В.Е.Фортов. Теплофизические свойства рабочих сред газофазного ядерного реактора, под ред. В.М.Иевлева, М.: Атомиздат, 1980, 301 с.

106. Я.Б.Зельдович, С.Б.Кормер, В.Д.Урлин. Неравновесное излучение ударно сжатых ионных кристаллов при Т > 1 эВ. П. ЖЭТФ, 1968, т. 55, с. 1631-1638.

107. С.Б.Кормер, М.В.Сишщин, А.И.Куряпин. Неравновесное излучение ударно сжатых ионных кристаллов при температурах выше 1 эВ. I. ЖЭТФ, 1968, т. 55, с. 1626-1630.

108. Г.А.Кириллов, С.Б.Кормер, М.В.Синицин. Неравновесное излучение ударно-сжатых ионных кристаллов. Письма в ЖЭТФ, 1968, т. 7. вып. 10, с. 368.

109. С.Б.Кормер. Оптические исследования ударно сжатых диэлектриков. УФН, 1968, т. 94, с. 641.

110. Я.Б.Зельдович, С.Б.Кормер, М.В.Синицын, К.Б.Юппсо. Исследование оптических свойств прозрачных веществ при сверхвысоких давлениях. ДАН СССР, 1961, т. 138, р. 1333.

111. С.Б.Кормер, Г.В.Кришкевич, К.Б.Юшко. Зависимость показателя преломления от плотности твердой и жидкой фаз ударно-сжатых ионных кристаллов. Время релаксации фазового превращения при ударном сжатии. Письма в ЖЭТФ, 1966, т. 3, вып. 2, с. 64.

112. С.Б.Кормер, Г.В.Кришкевич, К.Б.Юшко. Изменение показателя преломления жидкостей при сжатии ударной волной, аномальные оптические свойства четыреххлористого углерода. Письма в ЖЭТФ, 1968, т. 7, вып.1, с. 12.

113. Л.А.Гатилов, Л.В.Кулешова. Измерение высокой электропроводности в ударно-сжатых диэлектриках. ПМТФ, 1981, № 1, с. 136.

114. S.Huang, G.Freeman. Effect of Density on the Totel Ionisation Fields in X-Irradiated Argon, Krypton, Xenon. Can. J. Chem., 1977, Vol: 55, p. 1838.

115. V.Asaf, L.Steinberger. Photoconductivity and Elektron Parameters in Liquid and Solid Xenon. Phys. Rev. В., 1974, Vol. 10, p. 4464.

116. Л.В.Альтшулер, Е.А.Дынин, В.А.Свидинский. Газодинамические методы низкотемпературного сжатия твердого водорода. Письма в ЖЭТФ, 1984, т. 39, с. 219.

117. В.В.Матвеев, И.В.Медведев, В.В.Прут, П.А.Суслов, С.А.Шабаев. Адиабатическое уравнение состояния водорода до 150 кбар. Письма в ЖЭТФ, 1984, т. 39, с. 219.

118. А.И.Павловский, Н.П.Колокольчиков, М.И.Долотенко, А.И.Быков.

119. Изэнтропическое сжатие кварца давлением сверхсильного магнитного поля. Письма в ЖЭТФ, 1978, т. 27, с. 283.

120. R.Hawke, D.Duerre, J.Huebel, R.Keller, W.Wallace. Electrical Properties of A1203 under isentropic compression up to 500 GPa(5 Mbar). J. Appl. Phys., 1978, Vol. 49, p. 3298.

121. В.А.Голубев, В.А.Заграй, В.И.Соцков, В.Ф.Ходалев Термодесорбционная установка с использованием гидридов металлов. Патент России № 2155156, 7С 01 В 3/00 от 18.01.99. Бюл. № 24 от 27.08.2000 г; А.Н.Голубков, В.А.Голубев,

122. A.И.Веденеев, В.В.Ярошенко. Способ приготовления гидрида ванадия. Патент России № 2171784,7С 01, G 31/00, С 01 В 6/02 от 12.05.99. Бюл. № 22 от 10.08.2001 г.

123. В. Militzer. First Principles Calculations of Shock Compressed Fluid Helium. Phys. Rev. Lett., 97, 175501 (2006).

124. M.Ross, F.Rogers, N.Winter, G.Collns. Phys. Rev. В 76, 020502 (R) (2007).

125. J.Eggert, S.Brygoo, P. Loubeure et al. Hugoniot Date for Helium in the Ionization Regime. Phys. Rev. Lett., 100, 124503, (2008).

126. И.Л.Иосилевский. Особенности фазовых превращений в недрах астрофизических объектов. Сб. «Физика Экстремальных Состояний Вещества» /ред.

127. B.Е.Фортов, ИХПФ, Черноголовка, Москва, 2007.

128. И.Л.Иосилевский. Неконгруэнтные фазовые переходы в плазме астрофизических объектов. В сб.: IX Харитоновские тематические научные чтения. Под ред. доктора технических наук А.Л.Михайлова. 2007, г. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, с. 134.

129. SESAME: The Los Alamos National Laboratory Equation of State. Database. Stanford P. Lyon, James D. Johnson, Group T-l, LA-UR-92-3407, 1995.

130. LASL Shock Huqoniot Data. Editor Stanley P. March. University of California Press. Berkley, 1980, 685 p.

131. Л.В.Альтшулер, А.А.Баканова, И.П.Дудоладов, Е.А.Дынин, Р.Ф.Трунин, Б.С.Чекин. Ударные адиабаты металлов. Новые данные, статистический анализ и общие закономерности. ПМТФ, 1981, № 2, с. 3.

132. Р.Ф.Трунин, Л.Ф.Гударенко, М.В.Жерноклетов, Г.В.Симаков. Экспериментальные данные по ударно-волновому сжатию и адиабатическому расширению конденсированных веществ. Под ред. д-ра физ.-мат. наук Р.Ф.Трунина. РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров, 2001, 446 с.

133. Свойства конденсированных веществ при высоких давлениях и температурах. Сб. статей. Под ред. Р.Ф.Трунина. Саров, РФЯЦ-ВНИИЭФ, 1992, 398 с.

134. А.А.Вассерман, В.А.Рабинович. Теплофизические свойства жидкого воздуха и его компонент. Изд-во комитета стандартов, М., 1968, 239 с.

135. В.А.Рабинович, А.А.Вассерман, В.И.Недоступ, Л.С.Векслер. Теплофизические свойства неона, аргона, криптона и ксенона. Изд-во стандартов, М., 1976, 636 с.

136. Н.Б.Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Наука, 1972, 720 с.

137. Д.Г.Гордеев, Л.Ф.Гударенко, М.В.Жерноклетов, В.Г.Куделькин, М.А. Мочалов. Полуэмпирическое уравнение состояния металлов. Уравнение состояния алюминия. ФГВ, 2008, т. 44, № 2, с. 61-75.

138. M.D.Knudson, J.R.Asay, C.Deeney. Adiabatic release measurements , in aluminum from 240- to 500-Gpa states on the principal Hugoniot // Joutnal of Applied Physics. 2005. Vol. 97. 073514-1-073514-14.

139. W.J.Nellis, A.C.Mitchel, D.A.Young. Equation-of-state measurements for aluminium, copper, and tantalum in the pressure range 80-440 GPa (0,8-4,4 Mbar). J. Appl. Phys. 2003, Vol. 93, No 1, pp. 304-310.

140. Е.И.Забабахин. Механика в СССР за 50 лет. Наука, Москва (1979).

141. Г.Г.Иванова, Т.А.Микийчук. Расчет газодинамических течений в одномерном комплексе (программа РОСА). Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Математическое моделирование физических процессов, 1992, вып. 1, с. 43-46.

142. А.А.Евстигнеев, М.В.Жерноклетов, В.Н.Зубарев. Изэнтропическое расширение и уравнение состояния продуктов взрыва тротила. ФГВ, 1976, № 5, с. 758-763.

143. Р.Мак-Куин, С.Марш, Дж.Тейлор, Дж.Фритц, У.Картер. Уравнение состояния твердых тел по результатам исследований ударных волн. В сборнике: Высокоскоростные ударные явления. Пер с анг., Мир, М, 1973, 299 с.

144. И.Л.Иосилевский. Об уравнении состояния неидеальной плазмы. ТВТ, 18 (3), с. 447-460, (1980).

145. D. Young. A soft-spheres model for equation of state, UCRL-52352, LLNL, Report (Univ. California, 1977), 15 p.

146. А.Б.Медведев, Модель уравнения состояния с учетом испарения, ионизации и плавления. Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Теоретическая и прикладная физика. 1992, вып.1, с. 12-19.

147. D.F.Calef, F.H.Ree. Estimate of the barrier to and rate of dissociation of dense nitrogen under shock conditions. Phys. Rev. B, Vol. 36, No 9, 4935 (1987).

148. D.C.Hamilton, F.H.Ree. Chemical equilibrium calculation on the molecular-to-nonmolecular transition of shock compressed liquid nitrogen. J. Chem. Phys. Vol. 90 (9), 4972 (1989).

149. W.J.Nellis. Shock compression of deuterium near 100 GPa. Phys. Rev. Lett. 89, 165502 (2002).

150. M.Ross, G.M.Collins, P.M.Celliers, F J.Rogers. LLNL, Livermore, С A, 94551

151. Д.Я.Свет. Оптические методы измерения истинных температур. М, Наука, 1982, 295 с.

152. И.Ш.Модель. Измерение высоких температур в сильных ударных волнах в газах. ЖЭТФ, 1965, т. 48, с. 1033.

153. J.Roth. Measured Temperatures of Stroug Shock Waves in Argon. J. Appl. Phys., 1964, Vol. 35, p. 1429.

154. Цикулин, Е.Г.Попов. Излучательные свойства ударных волн в газах. М., Наука, 1977, 173 с.

155. И.М.Воскобойников, М.Ф.Гогуля, Ю.А. Долгобородов. Температуры ударного сжатия жидкого азота и аргона. ДАН СССР, 1979, т. 246, № 3, с. 579.

156. Б.А.Шашлов. Теория фотографического процесса. М, Книга, 1971, 339 с.

157. А.Е.Войтенко, Ф.О.Кузнецов, И.Ш.Модель. Использование лампы ИФК-50 в качестве импульсного стандарта большой яркости. ПТЭ, 1962, № 6, с. 121.

158. M.Boslouhg, T.Ahrens. A sensitive time-resolved radiation pyrometer for shock- temperature measurements above 1500 K. Rev. Sci. Instr, 1989, No 12, p. 3711.

159. H.Radousky, A.Mitchell. A fast UV/visible pyrometer for shock temperature measurements to 20000 K. Rev. Sci. Inst. 1989, Vol. 60, p. 3707.

160. H.Radousky, M.Ross. Shock temperature measurements in high density fluid xenon. Phys. Lett.: A, 1988, Vol. 129, No. 1, pp. 43-46.

161. Я.Б.Зельдович, Л.Д.Ландау. О соотношении между жидким и газообразным состоянием у металлов. Избранные труды. М., Наука, 1984, с. 374.

162. М.Митчнер, Ч.Кругер. Частично ионизованные газы. М, Мир, 1976, 240 с.

163. Энциклопедия низкотемпературной плазмы, под ред. В.Е.Фортова, Наука, Москва, (2000).

164. В.Е.Фортов, И.Т.Якубов. Неидеальная плазма, Энергоатомиздат, Москва (2004).

165. И.Л.Иосилевский. Общая характеристика термодинамического описания НТП. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Под ред. В.Е.Фортова. Вводный том I. М.: Наука, 2000, с. 275-292.

166. Ю.В.Иванов, В.Е.Фортов, В.Б.Минцев, А.Н.Дремин. Электропроводность неидеальной плазмы. ЖЭТФ, т. 71, вып.1 (7), 216 (1976).

167. Л.Н.Пляшкевича. Том II. 1997, Саров, ВНИИЭФ, с. 805-811.

168. L.I.Veeser, C.A.Ekdah, Н. Oona et al., Proc. VIII Int. Conf. On Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics, Abstracts, Tallahasse, (1998), p. 239.

169. В.Б.Минцев, В.Е.Фортов. Электропроводность ксенона в закритических условиях. Письма в ЖЭТФ, 30, с. 401-404, (1979).

170. В.Б.Минцев, В.Е.Фортов, В.К.Грязнов. Электропроводность высокотемпературной неидеальной плазмы. ЖЭТФ, т. 79, вып. 1(7), с. 116-124, (1980).

171. M.I.Eremets, E.A.Gregoryanz et al., Electrical Conductivity ofn Xenon at Megabars Pressures. Phys. Rev. Lett. 85, No. 13, p. 2797-2800, (2000).

172. А.Храпак, И.Якубов. Электроны в плотных газах и плазме. М., Наука, 1981, 281 с.

173. N.F.Mott, E.A.Devis. Elektron Processes in Non-Crystalline Materials, Clarendon Press, Oxford (1970).

174. А.А.Бриш, М.С.Тарасов, В.А.Цукерман. Электропроводность диэлектриков в сильных ударных волнах. ЖЭТФ, 1960, т. 38, с. 22.

175. V.Ya.Ternovoi, A.S.Filimonov, A.A.Pyalling, V.B.Mintsev, V.E.Fortov, in Shock Compression of Condensed Matter-2001, ed. by M.D.Furnish, N.N.Thadhani, Y.Horie. AIP Press, New -York (2002), p. 107.

176. ILS.Hawke, D.E.Burgers, D.E.Duerre. Phys. Rev. Lett., 41, 994 (1978).

177. А.И.Павловский, Г.Д.Кулешов, Г.В.Склизков, Ю.А.Зысин, А.И.Герасимов Сильноточные безжелезные бетатроны. ДАН СССР, 1965, т. 160, с. 68.

178. И.А.Адамская, В.Н.Горбатенко, З.А.Евстигнеева и др. Программа BAL для решения задач газовой динамики в одномерном комплексе. ВАНТ, серия: Методики и программы численного решения задач математической физики. 1979; вып. 3(5), с. 314.

179. W.Ebeling, А. Forster, V.Fortov, V.Gryaznov, and A. Polishchuk. Thermophysical Properties of Hot Dense Plasmas. Teubner, Stuttgart-Leipzig (1991).

180. M.Ross, McMahan. The nonmetal to Metal Transition of Ar and Xe: A combined APW and Pseudopotential study. Phys. Rev. B, Vol. 21, p. 1658 (1980)

181. V.B.Mintsev, V.Ya.Ternovoy, V.K.Gryaznov, A.A.Pyalling, V.E.Fortov. Electrical Conductivity of Shock Compressed Xenon. In Shock Compression of Condensed Matter-1999, Ed. by M.D.Furnish, L.H.Chhabildas, R.S.Hixson. AIP, N. Y., 2000, p. 987.

182. М.И.Кулиш, В.К.Грязнов, В.Б.Минцев и др. Коэффициенты поглощения плотной плазмы аргона и ксенона. ТВТ, 33(6), с. 967-971, (1995)

183. A.K.McMahan. Structural transitions and metallization in compressed solid argon. Phys. Rev. В., 1986, Vol. 33, p. 3344.

184. M.Ross. On the Herzfeld Theory of Metallization. Application to Rare Gases, Alkali Halides, and Diatomic Moleculs. J. Chem. Phys., 1972, Vol. 56, p. 4651.

185. Е.С.Якуб. Уравнение состояния ударно сжатого водорода. ТВТ, т. 28, вып. 4, с. 664-671, (1990); Physica В, Vol. 265, р. 31 (1999).

186. M.S. Anderson, С.А. Swenson. Phys.Rev., Vol. 10, No. 10, p. 5184 (1974).

187. В.А.Аринин. Функциональный метод трассировки границ раздела двух сред, имеющих цилиндрическую геометрию. Цифровая обработка сигналов. №2, 2006 г.

188. И.П.Дудоладов, В.И.Ракитин, Ю.Н.Сутулов, Г.С.Телегин. Ударная сжимаемость полистирола с различной начальной плотностью. ПМТФ, № 4, 1969, с.148-151.

189. G.Johnson, W. Cook. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures. U.S.Air Force, contract F08635-81-C-0179, 1983.

190. Г.А.Иванов, С.А.Новиков, В.А.Синицын. Исследование упруго-пластических волн в железе и стали при взрывном нагружении. ФТТ, 1963, № 5, с. 269.

191. R.C.Batra, X.Zhang, T.W.Wright. Critical strain Ranking of 12 Materials in Deformations Involving Adiabatic Shear Bands. J. of Applied Mechanics, 1995, Vol. 62, pp. 253-255.

192. Л.Ф.Гударенко, М.В.Жерноклетов, С.И.Киршанов и др. Экспериментальные исследования свойств ударно-сжатого карбогала. Уравнения состояния карбогала и оргстекла. ФГВ, 2004, т. 40, № 3, с. 104-116.

193. В.К.Голубев, С.А.Новиков, Ю.С.Соболев. О влиянии температуры на откольное разрушение полимерных материалов. ПМТФ, 1982, №1, с. 143.

194. Ю.В.Батьков, С.А.Новиков, А.В.Чернов. Сдвиговая прочность твердых тел и ее влияние на распространение плоских УВ. ФГВ, 1986, № 2.

195. P.Leubeyre, RXeToullec, D.Hausermann et al. X-ray diffraction and equation of state of hydrogen at megabar pressures. Nature, 1996, Vol. 4, №.10, pp. 91-93.

196. A.Michels, W.de Graff, T.Wassenaar, M.H.Levett, P.Louwerse. Compressibility isotherms of hydrogen and deuterium at temperatures between -175°C and +150°C (at densities up to 960 amagat). Physica, 1959, Vol. 25, No. 1, p. 25.

197. S.Scandolo. Proc. Nat. Liquid-liquid phase transition in compressed hydrogen from first-principles simulations. Ac. Sci., 100, 3051-3 (2003).

198. D.Beule, W.Ebeling, A.Forster et al. Equation of state of molecular hydrogen at very high density. Phys. Rev. В 59, 14177-14181 (1999).