Электрический взрыв проводника. НИР_Зинчук_Е.Д._Электрический взрыв проводника_гр.Д-238п_отчет. электрический взрыв проводника
 Скачать 1.82 Mb.
|
|
1 ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПРОВОДНИКА 5 2 Теории и феноменология электрического взрыва проводника 7 3 Физические модели электрического взрыва проводника 9 3.1 Магнитогидродинамическая модель 9 4 Классификация режимов электрического взрыва проводника 12 4.1 Медленный режим 14 4.2 Быстрый режим ЭВП 17 4.3 Cверхбыстрый скиновый режим ЭВП 19 5 Критерии подобия электрического взрыва проводника 20 6 Методы исследования электрического взрыва проводника 22 6.1 Взрыв многопроволочной сборки в воде 22 6.2 Эксперименты по взрыву микропроводника в зоне высокого давления сходящейся ударной волны 26 7 Потребление энергии взрывающимся проводником 28 8 Расчет энергии введенной в проводник 29 9 Использование электрического взрыва проводника в электрофизических установках 33 Список используемых источников 36 1 ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПРОВОДНИКАЭлектрический взрыв проводников (ЭВП) — явление, известное уже более двухсот лет. Первый доклад, посвященный взрыву проводников, был сделан на заседании Лондонского Королевского общества в 1773 г. [1]. Но несмотря на столь долгую историю интерес к этому явлению не утрачен до сих пор, наоборот, в последние годы он значительно вырос. С одной стороны, это связано с привлекательностью ЭВП как объекта фундаментальных исследований, поскольку в веществе взрывающейся проволочки термодинамические параметры (температура и плотность) достигают экстремальных значений; с другой стороны, взрывающиеся проволочки широко используются в различных технических приложениях. Технологическое применение ЭВП нашел в 1940–1950- х гг., когда взрыв проводников стал использоваться в ракетной технике при поджоге ракетного топлива. Другие технологические применения ЭВП — это обострение электрической мощности в высоковольтной импульсной технике; получение нанопорошков; создание рентгеновских источников для микроэлектроники и т. п. В последние годы рост интереса к исследованию ЭВП связан с успешными экспериментами по получению мягкого рентгеновского излучения при сжигании многопроволочных цилиндрических оболочек на установке Ангара-5-1 и на генераторе Z, Сандия, США. В этих экспериментах взрыв проволочек является начальной фазой сжатия плазменных лайнеров, а в финале имплозии возникает высокотемпературная плотная плазма, которая служит мощным источником мягкого рентгеновского излучения (рекордные выходы излучения — около 2 MJ за импульс), перспективного с точки зрения УТС. Сам взрыв проводников сопровождается формированием плотной неидеальной плазмы, а характеристики взрыва служат важным источником информации о транспортных и теплофизических свойствах неидеальной плазмы. С этой точки зрения наибольший интерес представляет ЭВП не в вакууме, где проявляются такие явления, как стратообразование, десорбция газа с поверхности металла и т. д., которые напрямую не связаны с транспортными свойствами проводника, а в жидком диэлектрике, в частности, в воде. Целью данной работы является исследование влияния давления окружающей среды на характеристики взрыва проводников в жидком диэлектрике. В качестве жидкого диэлектрика использовалась дистиллированная вода. Высокое давление в среде жидкого диэлектрика, окружающего исследуемый проводник, создавалось с помощью формирования сходящейся цилиндрической ударной волны. Исследуемым объектом являлся вольфрамовый микропроводник диаметром 30 µm. Эксперименты проводились в два этапа, на первом изучались параметры сходящейся цилиндрической ударной волны, образованной взрывом в воде многопроволочного каскада. Определялось время прихода ударной волны на ось системы, а по скорости распространения данной ударной волны оценивалось давление за ее фронтом. На втором этапе проводились эксперименты по взрыву вольфрамового микропроводника в зоне высокого давления. Вольфрамовый проводник располагался по оси каскада, а его взрыв осуществлялся в момент прихода ударной волны на ось системы. Параллельно с экспериментами проводилось магнитогидродинамическое моделирование процесса взрыва. Вкратце электровзрыв проводника представляет собой резкое изменение физического состояния металла в результате интенсивного выделения энергии при пропускании импульсного тока большой плотности, сопровождающегося генерацией ударных волн и создающего возможность быстрого разогрева металла до температур более 104 К. |