Детонатор с взрывающейся проволокой ( EBW , также известный как детонатор с взрывающейся проволокой ) — это тип детонатора , используемый для инициирования реакции детонации во взрывчатых материалах , похожий на капсюль-детонатор , поскольку он запускается с использованием электрического тока. В EBW используется другой физический механизм, чем в капсюлях-детонаторах, при этом используется больше электроэнергии, доставляемой гораздо быстрее. Взрыв с более точным расчетом времени после подачи электрического тока методом взрыва проволоки . Это привело к их повсеместному использованию в ядерном оружии . [1]
Хлопковый детонатор является более поздней разработкой аналогичного характера.
EBW был изобретен Луисом Альваресом и Лоуренсом Джонстоном для бомб типа «Толстяк » Манхэттенского проекта во время их работы в Национальной лаборатории Лос-Аламоса . В детонаторах EBW Fat Man Model 1773 использовалась необычная, высоконадежная система детонаторов с двумя «рожками» EBW, прикрепленными к одному ускорительному заряду, который затем запускал каждую из 32 взрывных линзовых блоков. [2] [3]
EBW были разработаны как средство одновременного взрыва нескольких зарядов взрывчатого вещества, в основном для использования в ядерном оружии на основе плутония, в котором плутониевое ядро (называемое ямой ) сжимается очень быстро. Это достигается за счет обычной взрывчатки, равномерно размещенной вокруг ямы. Имплозия должна быть очень симметричной, иначе плутоний просто вылетел бы в точках низкого давления. Следовательно, детонаторы должны иметь очень точное время срабатывания.
ЭЛС состоит из двух основных частей: куска тонкой проволоки, контактирующей с взрывчатым веществом, и высоковольтного , сильноточного источника электричества с низким сопротивлением; он должен надежно и стабильно подавать быстрый пусковой импульс. Когда провод подключен к этому напряжению, возникающий в результате сильный ток плавится, а затем испаряет провод за несколько микросекунд. Возникающий в результате шок и тепло приводят к взрыву . [1]
Этим объясняются тяжелые кабели, видимые на фотографиях « Гаджета » Тринити ; Высоковольтный кабель требует хорошей изоляции, и они должны были передавать большой ток с небольшим падением напряжения, чтобы EBW не достигал фазового перехода достаточно быстро.
Точная синхронизация ЭЛС достигается за счет того, что детонатор использует прямое физическое воздействие испаренной перемычки для инициирования детонации в бустерном заряде детонатора. Учитывая достаточно высокую и хорошо известную величину электрического тока и напряжения, время испарения мостовой проволоки является чрезвычайно коротким (несколько микросекунд), а также чрезвычайно точным и предсказуемым (стандартное отклонение времени детонации составляет всего несколько десятков наносекунд). .
Обычные капсюли-детонаторы используют электричество для нагрева мостовой проволоки, а не для ее испарения, и этот нагрев затем вызывает детонацию основного взрывчатого вещества. Неточный контакт между перемычкой и основным взрывчатым веществом изменяет скорость нагрева взрывчатого вещества, а незначительные электрические изменения в проводе или выводах также изменят скорость его нагрева. Процесс нагрева обычно занимает от миллисекунд до десятков миллисекунд, чтобы завершиться и инициировать детонацию основного взрывчатого вещества. Это примерно в 1000–10 000 раз дольше и менее точно, чем электрическое испарение EBW.
Поскольку взрывчатка обычно детонирует со скоростью 7–8 километров в секунду, или 7–8 метров в миллисекунду, задержка детонации в 1 миллисекунду от одной стороны ядерного оружия к другой будет дольше, чем время, которое потребуется детонации, чтобы пересечь оружие. . Временная точность и постоянство EBW (0,1 микросекунды или меньше) примерно достаточны для того, чтобы детонация переместилась максимум на 1 миллиметр, а для наиболее точных коммерческих EBW это составляет 0,025 микросекунды и изменение детонационной волны примерно на 0,2 мм. Это достаточно точно для применений с очень жесткими допусками, таких как линзы взрывчатых веществ ядерного оружия .
В США из-за их повсеместного использования в ядерном оружии эти устройства подлежат контролю со стороны органов ядерного контроля каждого штата в соответствии с «Руководством по экспорту ядерных материалов, оборудования и технологий». ЭБВ включены в Список боеприпасов США , а их экспорт строго регулируется. [4]
EBW нашли применение помимо ядерного оружия, например, «Титан IV» , [5] приложения, ориентированные на безопасность, где паразитные электрические токи могут взорвать обычные капсюли-детонаторы, а также приложения, требующие очень точного времени для многоточечных коммерческих взрывов в шахтах или карьерах. [6] Детонаторы EBW намного безопаснее обычных электродетонаторов, поскольку в отличие от обычных детонаторов EBW не содержат первичного взрывчатого вещества. Первичные взрывчатые вещества, такие как азид свинца, очень чувствительны к статическому электричеству, радиочастотам, ударам и т. д.
Перемычка обычно изготавливается из золота , но также можно использовать платину или сплавы золота с платиной. Наиболее распространенный размер промышленной проволоки составляет 0,038 мм (1,5 мил ) в диаметре и 1 мм (40 мил) в длину, но могут встречаться длины от 0,25 мм до 2,5 мм (от 10 до 100 мил). Из имеющихся взрывчатых веществ только ТЭН при низкой плотности может инициироваться достаточно слабым ударом, чтобы сделать его использование практичным в коммерческих системах в составе инициатора ЭЛС. Его можно связать с другим взрывным усилителем , часто с шариком тетрила , гексогена или какого-нибудь PBX (например, PBX 9407). Детонаторы без такого усилителя называются детонаторами начального нажатия (ДП).
Во время инициирования проволока нагревается проходящим током до достижения точки плавления. Скорость нагрева настолько высока, что жидкий металл не успевает утечь и нагревается дальше, пока не испаряется. На этом этапе электрическое сопротивление узла перемычки возрастает. Затем в парах металла образуется электрическая дуга , приводящая к падению электрического сопротивления и резкому росту тока, быстрому дальнейшему нагреву ионизированных паров металла и образованию ударной волны . Чтобы добиться плавления и последующего испарения проволоки за достаточно короткое время для создания ударной волны, необходима скорость нарастания тока не менее 100 ампер в микросекунду.
Если скорость нарастания тока ниже, мост может сгореть, что может привести к возгоранию таблетки ТЭНа, но это не приведет к детонации. ЭЛС, содержащие ТЭН, также относительно нечувствительны к разрядам статического электричества. Их применение ограничено диапазоном термической стабильности тэна. Хлопковые детонаторы , в которых может использоваться гексанитростильбен высокой плотности , могут использоваться при температурах почти до 300 ° C (572 ° F) в средах, варьирующихся от вакуума до высокого давления. [7]
EBW и ударный детонатор являются самыми безопасными известными типами детонаторов, поскольку только очень сильноточный и быстро нарастающий импульс может успешно активировать их. Однако для обеспечения требуемых скачков тока им требуется громоздкий источник питания. Чрезвычайно короткое время нарастания обычно достигается путем разрядки высоковольтного конденсатора с низкой индуктивностью и высокой емкостью (например, масляного, майларового или керамического) через подходящий переключатель ( искровой разрядник , тиратрон , критрон и т. д.). .) в провод моста. Очень грубое приближение для конденсатора — номинал 5 киловольт и 1 микрофарад, а пиковый ток колеблется от 500 до 1000 ампер. [1] Высокое напряжение можно генерировать с помощью генератора Маркса . Для достижения необходимой скорости нарастания тока необходимы конденсаторы с низким сопротивлением и коаксиальные кабели с низким сопротивлением .
Генератор сжатия потока является одной из альтернатив конденсаторам. При срабатывании он создает сильный электромагнитный импульс , который индуктивно связывается с одной или несколькими вторичными катушками, подключенными к перемычкам или фольге. Конденсатор с низкой плотностью энергии, эквивалентный компрессионному генератору, будет размером примерно с банку из-под газировки. Энергия в таком конденсаторе будет равна 1 ⁄ 2 ·Кл·В 2 , что для вышеупомянутого конденсатора составляет 12,5 Дж. (Для сравнения, дефибриллятор выдает ~200 Дж при напряжении 2 кВ и, возможно, 20 мкФ. [8 ] вспышка-строб в одноразовом фотоаппарате обычно составляет 3 Дж от конденсатора 300 В емкостью 100 мкФ.)
В бомбе деления такая же или подобная схема используется для питания нейтронного триггера — первоначального источника нейтронов деления .
.jpg/1280px-HD.4G.053_(10540204545).jpg)
