Войти
Изображение из патента на взрывающийся детонатор. Рис. 2 - деталь рис. 1. детонатор с разрывной проволокой (EBW, также известный как детонатор с разрывной проволокой ) представляет собой тип детонатора, используемого для инициирования реакции детонации в взрывчатых материалах, аналогично детонатору, потому что он запускается с использованием электрического тока. В EBW используется иной физический механизм, чем в капсюлях-детонаторах, с использованием большего количества электричества, доставляемого гораздо быстрее, и они взрываются с гораздо более точным временем после подачи электрического тока в процессе метода взрыва проволоки. Это привело к их обычному использованию в ядерном оружии.
ударный детонатор является более поздней разработкой аналогичного направления.
EBW была изобретена Луисом Альваресом и Лоуренсом Джонстоном для Fat Man Бомбы типа Манхэттенского проекта, во время их работы в Национальной лаборатории Лос-Аламоса. 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 взрывных линз.
EBW были разработаны как средство одновременного взрыва нескольких зарядов взрывчатого вещества, в основном для использования в ядерном оружии на основе плутония, в котором плутониевый сердечник (называемый ямой ) 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.
ЭЛС состоит из двух основных частей: отрезка тонкой проволоки, контактирующего со взрывчатым веществом, и высоковольтного сильноточного низкоомного источника электричества ; он должен надежно и постоянно подавать быстрый пусковой импульс. Когда провод подключается к этому напряжению, результирующий высокий ток плавится, а затем испаряет провод за несколько микросекунд. Результирующий удар и тепло инициируют фугас.
Гаджет Тринити
Крупным планом детонатор. 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 Trinity "Gadget "; 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 использования детонатором прямых физических воздействий испарившейся перемычки для инициирования детонации в ускорительном 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).
Обычные капсюли-детонаторы используют электричество для нагрева перемычки, а не для ее испарения, 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 детонаторы с взрывающейся проволокой, размещенные в лотке. Поскольку взрывчатые вещества взрываются обычно со скоростью 7-8 километров в секунду или 7-8 метров в миллисекунду, с задержкой в 1 миллисекунду при детонации от одной стороны ядерного оружия до другой будет больше, чем время, которое потребуется 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 применений с очень низкими допусками, таких как ядерное оружие взрывные линзы.
В США, в связи с их обычным использованием в ядерном оружии, эти устройства подлежат контролю над ядерными органами в каждом штате, согласно Руководство по экспорту ядерных материалов, оборудования и технологий. EBW включены в Список боеприпасов США, и экспорт строго регулируется.
EBW нашли применение вне ядерного оружия, например, Titan IV, приложения, заботящиеся о безопасности, где паразитные электрические токи могут привести к срабатыванию обычных капсюлей-детонаторов, а также приложения, требующие очень точного времени для многократных коммерческих взрывных работ в шахтах или карьерах. 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.
Мостовой провод обычно изготавливается из золото, но платина или сплавы золото / платина также могут использоваться. Самый распространенный коммерческий размер 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 мил до 100 мил).. Из доступных взрывчатых веществ только ТЭН с низкой плотностью может быть инициирован достаточно слабым ударом, чтобы его можно было использовать в коммерческих системах в качестве части инициатора EBW. Он может быть связан с другим взрывным усилителем, часто с таблеткой тетрила, RDX или какой-нибудь PBX (например, PBX 9407). Детонаторы без такого ускорителя называются детонаторами начального давления (детонаторами ПД).
Во время включения 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 в парах металла образуется электрическая дуга, приводящая к падению электрического сопротивления и резкому увеличению тока, быстрому дальнейшему нагреванию ионизированных паров металла и образованию ударной волны. Чтобы добиться плавления и последующего испарения проволоки за время, достаточно короткое 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. Пневматические детонаторы, в которых может использоваться гексанитростильбен высокой плотности, могут использоваться при температурах почти до 300 ° C (572 ° F) в различных средах от вакуума до высокого давления.
EBW и ударный детонатор являются наиболее безопасными из известных типов детонаторов, так как только очень сильноточный быстрорастущий импульс может успешно запустить их. Однако им требуется громоздкий источник питания для требуемых скачков тока. Чрезвычайно короткое время нарастания обычно достигается за счет разряда конденсатора с низкой индуктивностью, большой емкости, высокого напряжения (например, заполненного маслом, майларовой фольги или керамики) через подходящий выключатель (искровой разрядник, тиратрон, критрон и т. д.) в провод перемычки. Очень грубое приближение для конденсатора - это номинал 5 киловольт и 1 микрофарад, а пиковый ток находится в диапазоне от 500 до 1000 ампер. Высокое напряжение может быть создано с помощью генератора Маркса. Конденсаторы с низким сопротивлением и коаксиальные кабели с низким сопротивлением необходимы для достижения необходимой скорости нарастания тока.
Генератор сжатия потока является альтернативой конденсаторам. При срабатывании он создает сильный электромагнитный импульс, который индуктивно вводится в одну или несколько вторичных катушек, соединенных с проводами моста или фольгой шлепка. Конденсатор с низкой плотностью энергии, эквивалентный компрессионному генератору, будет размером примерно с банку с газировкой. Энергия в таком конденсаторе будет ⁄ 2 · К · В, что для вышеупомянутого конденсатора составляет 12,5 Дж. (Для сравнения, дефибриллятор выдает ~ 200 Дж от 2 кВ и, возможно, 20 мкФ.. Строб-вспышка в одноразовой камере обычно составляет 3 Дж от конденсатора на 300 В емкостью 100 мкФ.)
В бомбе деления такая же или подобная схема используется для питания нейтронного триггера, исходный источник нейтронов деления.
