Взрыво-мостовой детонатор - Exploding-bridgewire detonator

Изображение из патента на взрывающийся детонатор. Фиг.2 - это часть Фиг.1.
  1. Корпус
  2. Взрывчатое вещество
  3. Провод предохранителя
  4. Подводящий провод
  5. Подводящий провод
  6. Изоляционная опора
  7. Трубки Cambrick
  8. Разделение части опоры
  9. (Ничего не помечено)
  10. Конденсатор (конденсатор)
  11. Выключатель
  12. Аккумулятор

В взрывной детонатор (EBW, также известный как детонатор взрывающейся проволоки) является разновидностью детонатор используется для инициирования детонация реакция в взрывчатые материалы, аналогично капсюль-взрыватель потому что он запускается с помощью электрического тока. В электронно-лучевых аппаратах используется иной физический механизм, чем в капсюлях-детонаторах, они используют большее количество электричества, которое доставляется гораздо быстрее, и взрываются в гораздо более точный момент времени после подачи электрического тока за счет процесса метод взрыва проволоки. Это привело к их обычному использованию в ядерное оружие.[1]

В ударный детонатор является более поздней разработкой в ​​аналогичном направлении.

История

EBW был изобретен Луис Альварес и Лоуренс Джонстон для Толстяк –Типа бомбы Манхэттенский проект, во время работы в Лос-Аламосская национальная лаборатория. В детонаторах EBW Fat Man модели 1773 использовалась необычная, высоконадежная детонаторная система с двумя «рогами» EBW, прикрепленными к одному ускорительному заряду, который затем запускал каждый из 32 единиц взрывчатых линз.[2][3]

Описание

Электронные взрывные устройства были разработаны как средство одновременного взрыва нескольких зарядов взрывчатого вещества, в основном для использования в ядерное оружие на основе плутония в котором плутониевый сердечник (называемый яма ) сжимается очень быстро. Это достигается с помощью обычных взрывчатых веществ, равномерно размещенных вокруг котлована. Имплозия должна быть высокосимметричной, иначе плутоний просто выбрасывается в точках низкого давления. Следовательно, детонаторы должны иметь очень точное время.

Электронно-лучевая сварка состоит из двух основных частей: отрезка тонкой проволоки, контактирующего с взрывчатым веществом, и высокое напряжение сильноточный низкоомный электричество источник; он должен надежно и постоянно подавать быстрый пусковой импульс. Когда провод подключается к этому напряжению, в результате высокий Текущий плавится, а затем испаряет проволоку за несколько микросекунд. Результирующий удар и тепло инициируют фугас.[1]

  • Гаджет Тринити

  • Крупным планом детонатор установлен. EBW представляет собой Y-образное устройство с двумя проводами, проходящими под углом вдоль поверхности. Более крупные круглые объекты с двумя проводами, выходящими перпендикулярно поверхности, являются диагностическим оборудованием.

  • Крупный план с выделенным EBW. Бустерный заряд обведен зеленым. Две руки EBW обведены светло-зеленым. Провода детонатора выделены желтым цветом.

Это объясняет наличие тяжелых кабелей на фотографиях Троица "Гаджет "; для высоковольтных кабелей требуется хорошая изоляция, и они должны были обеспечивать большой ток с небольшим падением напряжения, чтобы ЭЛС не достигала фазового перехода достаточно быстро.

Точная синхронизация EBW достигается за счет того, что детонатор использует прямые физические воздействия испаренной перемычки для инициирования детонации в бустерном заряде детонатора. При достаточно высоком и хорошо известном значении электрического тока и напряжения время испарения мостовой проволоки является как чрезвычайно коротким (несколько микросекунд), так и чрезвычайно точным и предсказуемым (стандартное отклонение времени до детонации всего несколько десятков наносекунд) .

Общепринятый капсюли-детекторы используйте электричество, чтобы нагреть мостовой провод, а не испарять его, и это нагревание затем вызывает детонацию основного взрывчатого вещества. Неточный контакт между перемычкой и первичным взрывчатым веществом изменяет скорость нагрева взрывчатого вещества, а небольшие электрические колебания в проводе или выводах также изменяют скорость его нагрева. Процесс нагрева обычно занимает от миллисекунд до десятков миллисекунд для завершения и инициирования детонации в первичном взрывчатом веществе. Это примерно в 1000–10 000 раз дольше и менее точно, чем при электронно-лучевой сварке.

Современные взрывно-мостовые детонаторы, расположенные в лотке.

Использование в ядерном оружии

Поскольку взрывчатые вещества взрываются обычно со скоростью 7-8 километров в секунду, или 7-8 метров в миллисекунду, задержка в 1 миллисекунду при взрыве от одной стороны ядерного оружия к другой будет больше, чем время, необходимое для взрыва, чтобы пересечь оружие. . Временная точность и постоянство EBW (0,1 микросекунды или меньше) примерно соответствуют времени, достаточному для того, чтобы детонация сместилась максимум на 1 миллиметр, а для наиболее точных коммерческих EBW это составляет 0,025 микросекунды и примерно 0,2 мм вариации детонационной волны. Это достаточно точно для приложений с очень низкой толерантностью, таких как ядерное оружие. взрывные линзы.

В США, в связи с их обычным использованием в ядерном оружии, эти устройства подлежат ядерному контролю в каждом штате в соответствии с Руководством по экспорту ядерных материалов, оборудования и технологий. EBW находятся на Список боеприпасов США, а экспорт строго регулируется.[4]

Гражданское использование

Электронно-лучевые приборы нашли применение вне ядерного оружия, например, Титан IV,[5] Применения с учетом требований безопасности, где паразитные электрические токи могут привести к детонации обычных капсюлей-детонаторов, а также приложения, требующие очень точного времени для многократных коммерческих взрывных работ в шахтах или карьерах.[6] Детонаторы EBW намного безопаснее обычных электрических детонаторов, потому что в отличие от обычных детонаторов EBW не содержат первичных взрывчатых веществ. Первичные взрывчатые вещества, такие как азид свинца очень чувствительны к статическому электричеству, радиочастоте, ударам и т. д.

Механизм работы

Мостик обычно изготавливается из золото, но платина или также можно использовать сплавы золота / платины. Наиболее распространенный размер коммерческой проволоки - 0,038 мм (1,5 мм). милы ) в диаметре и 1 мм (40 мил) в длину, но могут встречаться длины от 0,25 мм до 2,5 мм (от 10 мил до 100 мил). Из имеющихся взрывчатых веществ только ТЭН при низкой плотности может быть инициирован достаточно слабым ударом, чтобы его можно было использовать в коммерческих системах как часть инициатора EBW. Его можно связать с другим взрывной ускоритель, часто гранула тетрил, Гексоген или несколько АТС (например, АТС 9407). Детонаторы без такого ускорителя называются детонаторы начального нажатия (ПД-детонаторы).

Во время инициирования проволока нагревается проходящим током до тех пор, пока не будет достигнута температура плавления. Скорость нагрева достаточно высока, чтобы жидкий металл не успевал стекать и нагревается дальше, пока не испарится. Во время этой фазы электрическое сопротивление сборки мостовидного протока возрастает. Затем электрическая дуга в парах металла, что приводит к падению электрического сопротивления и резкому увеличению тока, быстрому дальнейшему нагреванию ионизированного пара металла и образованию ударная волна. Чтобы добиться плавления и последующего испарения проволоки за достаточно короткое время для создания ударной волны, требуется скорость нарастания тока не менее 100 ампер в микросекунду.

Если скорость нарастания тока ниже, мост может загореться, что может вызвать дефлаграцию гранулы тэна, но не вызовет детонацию. ТЭН-содержащие ЭЛС также относительно нечувствительны к разряду статического электричества. Их использование ограничено диапазоном термической стабильности тэна. Шлепковые детонаторы, который может использовать высокую плотность гексанитростильбен, может использоваться при температурах почти до 300 ° C (572 ° F) в различных средах от вакуума до высокого давления.[7]

Система стрельбы

EBW и ударный детонатор являются самыми безопасными из известных типов детонаторов, так как только очень сильноточный быстрорастущий импульс может успешно запустить их. Однако они требуют громоздкого источника питания для требуемых скачков тока. Чрезвычайно короткое время нарастания обычно достигается за счет разряда малой мощности.индуктивность, емкостный, высоковольтный конденсатор (например, маслонаполненная, майларовая фольга или керамика) через подходящий переключатель (разрядник, тиратрон, Критрон и т. д.) в перемычку. Очень грубое приближение для конденсатора - это номинал 5 киловольт и 1 микрофарад, а пиковый ток находится в диапазоне от 500 до 1000 ампер.[1] Высокое напряжение может быть создано с помощью Генератор Маркса. Низкий-сопротивление конденсаторы и низкоомные коаксиальные кабели требуются для достижения необходимой скорости нарастания тока.

В генератор сжатия потока это одна из альтернатив конденсаторам. При выстреле создает сильный электромагнитный импульс, который индуктивно соединен с одной или несколькими вторичными катушками, подключенными к перемычке или фольге. Конденсатор с низкой плотностью энергии, эквивалентный компрессионному генератору, был бы размером примерно с банку из-под газировки. Энергия в таком конденсаторе будет1⁄2·РЕЗЮМЕ2, который для вышеупомянутого конденсатора составляет 12,5 Дж. (Для сравнения, дефибриллятор выдает ~ 200 Дж от 2 кВ и, возможно, 20 мкФ.[8] Импульсная вспышка в одноразовой камере обычно составляет 3 Дж от конденсатора на 300 В на 100 мкФ.)

В бомбе деления такая же или подобная цепь используется для питания нейтронный триггер, исходный источник нейтроны деления.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Купер, Пол В. (1996). «Взрывающиеся мостовые детонаторы». Разработка взрывчатых веществ. Wiley-VCH. С. 353–367. ISBN  0-471-18636-8.
  2. ^ Костер-Маллен, Джон (2002). «Глава 5: Толстяк». Атомные бомбы: Совершенно секретная внутренняя история Маленького мальчика и Толстяка. Джон Костер-Маллен. С. 59–66, 218–220. OCLC  51283880. ASIN B0006S2AJ0.
  3. ^ "История технических тем 05-93 RISI Industries" (PDF). RISI Industries. Май 1993. Архивировано с оригинал (PDF) 6 октября 2011 г.. Получено 14 июля, 2017.
  4. ^ Технические темы RISI 11-92 Лицензии ATF В архиве 2007-02-26 на Wayback Machine, по состоянию на 26 декабря 2008 г.
  5. ^ [1]
  6. ^ Teledyne RISI - Выбор правильного детонатора EBW В архиве 2009-01-06 на Wayback Machine, по состоянию на 26 декабря 2008 г.
  7. ^ Купер, Пол В. (1996). «Глава 4.5. Взрывающиеся мостовые детонаторы». Введение в технологию взрывчатых веществ. Wiley-VCH. ISBN  978-0471186359.
  8. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-08-13. Получено 2011-05-17.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)

внешняя ссылка