Двухстадийная модель конденсации углерода при детонации конденсированных взрывчатых веществ
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2022-17-2-48-55
Аннотация
При детонации взрывчатых веществ с отрицательным кислородным балансом, одним из продуктов химической реакции является конденсированный углерод. Однако недостаток экспериментальных данных не позволяет на сегодняшний день дать количественную оценку процесса конденсации углерода. В данной работе предложена двухстадийная модель конденсации углерода при детонации взрывчатых веществ. В работе использовалась методика мало углового рентгеновского рассеяния для изучения динамики формирования углеродных наночастиц при детонации зарядов смеси тротила с гексогеном.
Ключевые слова
взрывчатые вещества,
детонация,
конденсация углерода,
малоугловое рентгеновское рассеяние,
синхротронное излучение
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-33-90028. В работе использовалось оборудование ЦКП «СЦСТИ» на базе УНУ «Комплекс ВЭПП-4 – ВЭПП-2000» в ИЯФ СО РАН.
Об авторе
И. А. Рубцов
Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН
Россия
Россия
Рубцов Иван Андреевич, младший научный сотрудник
Новосибирск
Список литературы
1. Craig M. Tarver, John W. Kury, Don R. Breithaupt Detonation waves in triaminotrinitrobenzene. // J. Appl. Phys, 1997, vol. 82, no. 8, p. 3771–3782.
2. Grebenkin K. F., Taranik M. V., Zherebtsov A. L. Computer modeling of scale effects at heterogeneous HE detonation // Proc. 13th Symposium (International) on Detonation, Norfolk, USA, 2006, p. 496–505.
3. Лямкин А. И., Петров Е. А., Ершов А. П., Сакович Г. В., Ставер А. М., Титов В. М. Получение алмазов из взрывчатых веществ // Доклады Академии наук. 1988. Т. 302, № 3. С. 611–613.
4. Greiner N. R., Philips D. S., Johnson J. D., Volk F. Diamonds in detonation soot // Nature, 1988, vol. 333, p. 440–442.
5. Волков К. В., Даниленко В. В., Елин В. И. Синтез алмаза из углерода продуктов детонации ВВ // Физика горения и взрыва. 1990. Т. 26, № 3. С. 123–125.
6. Долматов В. Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза: свойства и применение // Успехи химии. 2001. Т. 70, № 7. С. 687–708.
7. Даниленко В. В. Синтез и спекание алмаза взрывом. М.: Энергоатомиздат, 2003. 272 с.
8. Казутин М. В., Козырев Н. В., Петров Е. А., Комарова М. В. Синтез наноалмаза при детонации зарядов ТНТ/CL-20. 2016. № 4, Т. 1. С. 40–44
9. Bagge-Hansen M., Lauderbach L., Hodgin R., Bastea S., Fried L., Jones A., van Buuren T., Hansen D., Benterou J., May C., Graber T., Jensen B. J., Ilavsky J., Willey T. M. Measurement of carbon condensates using small-angle x-ray scattering during detonation of the high explosive hexanitrostilbene // Journal of Applied Physics, 2015, vol. 117, iss.24, p. 245902.
10. Willey T. M., Bagge-Hansen M., Lauderbach L., Hodgin R., Hansen D., May C., van Buuren T., Dattelbaum D. M., Gustavsen R. L., Watkins E. B., Firestone M. A., Jensen B. J., Graber T., Bastea S., Fried L. Measurement of carbon condensates using small-angle x-ray scattering during detonation of high explosives // AIP Conference Proceedings, 2017, vol. 1793, iss.1, p. 030012.
11. Firestone M. A., Dattelbaum D. M., Podlesak D. W., Gustavsen R. L., Huber R. C., Ringstrand B. S., Watkins E. B., Jensen B., Willey T., Lauderbauch L., Hodgin R., Bagge–Hansen M., van Buuren T., Seifert S., Graber T. Structural evolution of detonation carbon in composition B by X-ray scattering // AIP Conference Proceedings, 2017, vol. 1793, iss.1, p. 030010.
12. Hammons J., Nielsen M., Bagge-Hansen M., Bastea S., Shaw W. L., Lee J. R. I., Ilavsky J., Sinclair N., Fezzaa K., Lauderbach L., Hodgin R., Orlikowski D., Fried L., Willey T. Resolving Detonation Nanodiamond Size Evolution and Morphology at Sub-Microsecond Timescales during High-Explosive Detonations // Journal of Physical Chemistry C., 2019, vol. 123, p. 19153–19164.
13. Bagge-Hansen M., Bastea S., Hammons J. A., Nielsen M. H., Lauderbach L. M., Hodgin R. L., Pagoria P., May C., Aloni S., Jones A., Shaw W. L., Bukovsky E. V., Sinclair N., Gustavsen R. L., Watkins E. B., Jensen B. J., Dattelbaum D. M., Firestone M. A., Huber R. C., Ringstrand B. S., Lee J. R. I., van Buuren T., Fried L. E., Willey T. M. Detonation synthesis of carbon nano-onions via liquid carbon condensation // Nature Communications, 2019, vol. 10, p. 3819.
14. Ten K. A., Titov V. M., Pruuel E. R., Kashkarov A. O., Tolochko B. P., Aminov Yu. A., Loboyko B. G., Muzyrya A. K., Smirnov E. B. Carbon condensation in detonation of high explosives // Proceedings Fifteenth International Detonation Symposium. San Francisco, California, USA, 2015, ONR-43-280-15, p. 369–374.
15. Rubtsov I. A., Ten K. A., Pruuel E. R., Kashkarov A. O., Tolochko B. P., Shechtman L. I., Zhulanov V. V. Synchrotron radiation method for study the dynamics of nanoparticle sizes in trinitrotoluene detonation // Physics Procedia, 2016, vol. 84, p. 374–381.
16. Rubtsov I. A., Ten K. A., Pruuel E. R., Kashkarov A. O., Tolochko B. P., Zhulanov V. V., Shekhtman L. I., Piminov P. A. The growth of carbon nanoparticles during the detonation of trinitrotoluene // Journal of Physics: Conference Series, 2016, vol. 754, iss.5, p. 052004.
17. Выскубенко Б. А., Даниленко В. В., Лин Э. Э., Мазанов В. А., Серова Т. В., Сухаренко В. И., Толочко А. П. Влияние масштабных факторов на размеры и выход алмазов при детонационном синтезе // Физика горения и взрыва. 1991. Т. 27, № 2. С. 111– 117.
18. Ершов А. П., Куперштох А. Л. Образование фрактальных структур при взрыве // Физика горения и взрыва. 1992. Т. 28, № 2. С. 108–109.
19. Куперштох А. Л., Ершов А. П., Медведев Д. А. Модель коагуляции углеродных кластеров при высоких плотностях и температуре // Физика горения и взрыва. 1998. Т. 34, № 4. С. 102–109.
20. Даниленко В. В. О коагуляции углеродных кластеров в детонационной волне // Физика горения и взрыва. 2017. Т. 53, № 1. С. 105–114.
21. Satonkina N. P., Ershov A. P., Kashkarov A. O., Rubtsov I. A. Elongated conductive structures in detonation soot of high explosives // RSC Advances, 2020, vol. 10, iss.30, p. 17620–17626.
22. Shekhtman L. I., Aulchenko V. M., Bondar A .E., Dolgov A. D., Kudryavtsev V. N., Nikolenko D. M., Papushev P. A., Pruuel E. R., Rachek I. A., Ten K. A., Titov V. M., Tolochko B. P., Zhilich V. N., Zhulanov V. V. Gem-based detectors for SR imaging and particle tracking // Journal of Instrumentation, 2012., iss.7, p. C03021.
23. Blinov V. E., Bobrovnikov V. S., Zolotarev K. V., Kiselev V. A., Kononov S. A., Kurkin G. Y., Levichev E. B., Meshkov O. I., Muchnoi N. Y., Nikiti S. A., Nikoilenko D. M., Sukhanov D. P., Tikhonov Y. A., Tolochko B. P., Tumaikin G. M., Shamov A. G., Shatilov D. N. The status of vepp // Physics of Particles and Nuclei Letters, 2014, iss.4 (11), p. 620–631.
24. Rubtsov I., Ten K., Pruuel E., Kashkarov A., Zubavichus Ya., Peters G., Veligzhanin A. Restoring size of detonation nanodiamonds from small-angle x-ray scattering of polychromatic synchrotron radiation beam // Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1787, p. 012029.
25. Schnablegger H., Singh Y. The SAXS Guide. Anton Paar GmbH, 2013.
26. Feigin, L. A., Svergun, D. I. Structure Analysis by Small-Angle X-Ray and Neutron Scattering. NY, Plenum Press, 1987.
27. Witten T. A., Sander L. M. Diffusion-Limited Aggregation, a Kinetic Critical Phenomenon // Physical Review Letters, 1981, vol. 47, iss.19, p. 1400–1403.
Рецензия
Для цитирования:
Рубцов И.А. Двухстадийная модель конденсации углерода при детонации конденсированных взрывчатых веществ. Сибирский физический журнал. 2022;17(2):48-55. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2022-17-2-48-55
For citation:
Rubtsov I.A. Two-stage carbon condensation model during detonation of high explosives. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2022;17(2):48-55. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2022-17-2-48-55
Просмотров:
291
Послать статью по эл. почте 