Жидкие взрывчатые вещества.

В жидком веществе практически осуществляется тот же процесс локальных микровзрывов, что и в твердом веществе. Специфическим является то, что резкими колебаниями и сбросом давления, разгоном и растяжением жидкости создают нарушения ее сплошности. Проявляется это в возникновении и схлопывании пузырьков – режима, называемого кавитацией. Кавитация как режим предкипения жидкости возникает при соответствии температуры и давления параметрам насыщенного пара. Рост пузырька происходит постепенно, с затратой небольшой мощности. В то же время, схлопывание пузырька происходит почти мгновенно с выделением всей накопленной энергии в микроскопической зоне его расположения. Поэтому температура и давление возрастают на несколько порядков, что приводит к микровзрыву. Максимальные значения параметров: давление 1,46∙10²³ атмосферы, температура 8,56∙10⁷ К. А дальше все так же, как в твердом веществе: локальная газификация, распад молекул на атомы с освобождением электронов связи, инициация электронами – генераторами распада атомов на элементарные частицы с выделением энергии их связи в этих атомах; детонационная и ударная волны.

Процесс извлечения «избыточной» мощности на основе частичного атомного распада воды получен в теплогенераторах разного типа и описан в /1/. Нет препятствий для использования воды в качестве взрывчатого вещества. При этом, вследствие частичного распада и сохранения химических свойств, атомы вещества рекомбинируют в продукты реакции, образуя снова воду. Ввиду незначительного дефекта массы молекул воды он восстанавливается в природных условиях, чем обеспечивается экология, в том числе, отсутствие радиации.

10.4.3. Газообразные взрывчатые вещества
и объемно-детонирующие смеси.

Известно, что при наличии в атмосферном воздухе горючих газов, жидкостей в виде аэрозолей и твердых веществ в виде пыли, может произойти взрыв. Экспериментальные исследования дают некоторую картину концентраций, приводящих к взрыву (см. таблицу 10.2.) /48/.

В газообразном веществе, в том числе, в объемно-детонирующих смесях (ОДС), происходит каскадная инициация взрыва. На первом такте каким-либо образом, например, при аварии трубопровода или в результате взрыва распыляется в воздухе топливо (жидкое, твердое или газообразное). На втором такте, в распыленное в воздухе топливо, как газообразное ВВ в виде полусферического облака подрывается вторым инициирующим воздействием (искра, удар, взрыв, ЭМИ,...).

В газообразном веществе, в том числе, в объемно-детонирующих смесях (ОДС), происходит каскадная инициация взрыва. На первом такте каким-либо образом, например, при аварии трубопровода или в результате взрыва распыляется в воздухе топливо (жидкое, твердое или газообразное). На втором такте, в распыленное в воздухе топливо, как газообразное ВВ в виде полусферического облака подрывается вторым инициирующим воздействием (искра, удар, взрыв, ЭМИ,...).

Таблица 10.2.

* Это добавка всего 1 % электронов на 1 м³ воздуха.

Механизм взрыва газообразного ВВ такой же как твердого и жидкого ВВ, аналогичный описанному механизму горения топлива, если энергии возбуждения взрыва достаточно для распада не только молекул кислорода, но и азота, последний так же участвует во взрыве не как балласт, а как равноправный реагент. В газовом облаке взрыв начинается с дефлаграционного горения. Фронт горения, распространяясь сферически, разгоняется за счет самообеспечения энергией до скорости порядка 2 км/с, как правило, не превышающей скорости свободного движения молекул в газе. И тогда возникает детонационное горение и детонационная волна. В облаке диаметром менее 5 м фронт горения не успевает разогнаться до нужной скорости и детонация – взрыв не происходит, но облако выжигается: на этом основан один из методов защиты.

Усиление параметров плазмы для осуществления распада азота может быть достигнуто за счет увеличения энергоподвода во фронте взрыва добавками более энергичного топлива и взрывчатого вещества. Именно этим можно объяснить повышение параметров взрыва обычной ОДС с 2 до 40 МПа. Добавки дают локальные микрозоны плазмы с высокими параметрами, достаточными для разрушения молекул азота на атомы и их участие в процессе энерговыделения при взрыве. При этом собственных электронов связи достаточно для частичного распада азота и кислорода воздуха с повышенным энерговыделением, но без радиации. В качестве продуктов взрыва азота воздуха образуются преимущественно водяной пар, а также – мелкодисперсный графит; если не весь азот прореагировал, то – его остатки и углекислый газ. При избытке электронов в облаке ОДС за счет какого-либо постороннего источника азот и кислород воздуха будут испытывать более полный распад на элементарные частицы с выделением существенно большей (на несколько порядков) энергии взрыва.

Ядерный взрыв.

Рассмотрим ФПВР урана /2/. Почему уран – 238 не пригоден для ядерного горючего? Традиционный ответ: «потому что коэффициент размножения меньше единицы не обеспечивает реакцию выделения» – не объясняет физическую причину этого.

Превращение урана – 238 в уран – 235 происходит в результате частичного

ФПВР: U²³⁸ → U²³⁵ + Зn_е +3п_э, где n_е, n_э – число электронов и электрино в одном нуклоне (нейтроне) атома, в частности, урана. Отсюда следует, что три нуклона атома урана – 238 подверглись полному расщеплению электроном – генератором, в роли которого выступает свободный электрон. Электрон – генератор работает в кристаллической структуре урана, взаимодействуя с четырьмя атомами ближайшего окружения и находясь в их межатомном пространстве. Электрино в количестве Зп_э штук покидают место события со скоростью 10¹⁴...10¹⁶ м/с в виде γ – излучения, производя попутно частичное разрушение атомов. Такой ФПВР, охвативший четыре атома, расщепил 4 × 3 = 12 нейтронов с высвобождением 12 × n_е = 36 свободных электронов.

Часть высвобождаемых электронов уходит в пространство вместе с γ –излучением, остальная (большая) часть захватывается положительными электрическими полями атомов вещества. Теперь уже уран – 235 отличается от урана – 238 не только атомной массой, но и наличием избыточных свободных неструктурных электронов, имеющих сравнительно слабое механическое крепление с атомами ввиду дебаланса электрических зарядов. Такой атом, образно говоря, находится на взводе: достаточно малейшего внешнего воздействия на него, чтобы один из его свободных электронов сорвался в межатомное пространство и начал новый акт ФПВР.

Теперь для начала ядерной реакции уран – 235 нужно скомпоновать в виде сферы критического диаметра и массы. В результате ФПВР в зоне реакции – геометрическом центре сферы формируется полость «выгоревшего» топлива. По мере развития реакции генерируемое γ – излучение беспрепятственно покидает не только пределы полости ядерного заряда, но и пределы объема тары ввиду прозрачности для него стенок корпуса. Число электронов возрастает в геометрической прогрессии, поскольку в этот период каждый электрон, реагируя с одним нейтроном, освобождает три структурных электрона, то есть коэффициент размножения равен трем, что достаточно для поддержания ФПВР. Высвобождающиеся электроны не в состоянии все покинуть полость заряда. Силы взаимного отталкивания электронов столь высоки, что возникает колоссальное давление (4,07∙10¹¹ атм.), которое разрывает заряд и тару, и электроны вырываются наружу, расщепляя азот и кислород атмосферного воздуха. В этом случае, при избытке электронов, воздух становится дополнительным ядерным взрывчатым веществом, часть которого претерпевает полный распад на элементарные частицы, сопровождаемый всеми видами излучений (α, β, γ и нейтронного).

Только частичный распад воздуха в естественных условиях, без избытка электронов в плазме, позволяет избежать радиации и иметь нерадиоактивные продукты горения, в том числе, взрыва, как быстрого горения, например, в цилиндрах ДВС.

Следует отметить, что выгорает только 23% ядерного топлива, а остальная часть заряда разрывается на кусочки и впрессовывается в корпус. Происходит это потому, что в ФПВР участвуют только те электроны, которые находятся в контакте со стенкой полости заряда. Все остальные – отлучены от своего прямого назначения, так как им уже нечего расщеплять. Кристаллическая структура мешает ядерной реакции с достаточной скоростью распространяться от центра заряда в радиальном направлении, чтобы беспрерывно подключались к работе новые свободные электроны. За пределами выгоревшей полости для продолжения распада урана вещество должно находиться в жидком или газообразном состоянии. Этому условию отвечает, в частности, водородная бомба, а также облако объемно-детонирующей смеси.