RU2503958C1 - Method to reproduce thermomechanical impact of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of materials - Google Patents
Method to reproduce thermomechanical impact of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503958C1 RU2503958C1 RU2012133907/28A RU2012133907A RU2503958C1 RU 2503958 C1 RU2503958 C1 RU 2503958C1 RU 2012133907/28 A RU2012133907/28 A RU 2012133907/28A RU 2012133907 A RU2012133907 A RU 2012133907A RU 2503958 C1 RU2503958 C1 RU 2503958C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray radiation
- pressure pulse
- samples
- sample
- materials
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике испытаний конструкционных и защитных материалов, многослойных пакетов (структур) с помощью создания кратковременных интенсивных импульсов давления высокоинтенсивным импульсным электронным пучком и может быть использовано для испытаний образцов многослойных материалов на прочность к действию рентгеновского излучения (РИ) ядерного взрыва (ЯВ).The invention relates to a technique for testing structural and protective materials, multilayer packets (structures) by creating short-term intense pressure pulses by a high-intensity pulsed electron beam and can be used to test samples of multilayer materials for resistance to the action of x-ray radiation (RI) of a nuclear explosion (JV).
Наибольшую опасность для образцов материалов представляет тепловое и механическое (термомеханическое) действие РИ ЯВ, которое вызывает нагрев, испарение преграды и создает при этом механический импульс давления [1, 2].The greatest danger to material samples is the thermal and mechanical (thermomechanical) action of the radiation source, which causes heating, evaporation of the barrier and creates a mechanical pressure pulse [1, 2].
Известен способ воспроизведения механического импульса давления РИ, основанный на нанесении и подрыве тонкого слоя бризантного взрывчатого вещества (ВВ) по поверхности испытываемого образца [3]. Недостатками способа являются: трудность реализации по созданию импульса давления малой амплитуды, определяемой критической для детонации толщиной ВВ, и невозможность создания импульса давления малой длительности, соответствующей воздействию РИ.A known method of reproducing a mechanical pressure pulse of radiation, based on the application and detonation of a thin layer of blasting explosive (BB) on the surface of the test sample [3]. The disadvantages of the method are: the difficulty of creating a pressure pulse of small amplitude, which is determined by the explosive thickness critical for detonation, and the impossibility of creating a pressure pulse of short duration, corresponding to the effect of radiation.
Также известен способ имитации термомеханического действия РИ ЯВ на образцы материалов по патенту №2366947 от 11.07.2008 г. с помощью контактного закрепления взрываемой фольги на испытываемом образце и разряда импульса электрического тока на фольгу, приводящего к взрыву фольги и нагружению образца механическим импульсом давления взрывной ударной волной. При этом предварительно рассчитывают толщину сублимированного в натурном процессе слоя вещества и удаляют его с поверхности испытываемого образца любым из известных способов, затем проводят неравномерный нагрев по толщине образца контактной электронагревательной пластиной, после чего взрывают фольгу импульсом тока, что позволяет приблизить воспроизводимые условия к натурным. Недостатком данного способа является то, что он не позволяет воспроизвести импульсный объемный нагрев образцов, тем самым смоделировать подобие физических процессов в натуре и модели при формировании термомеханической нагрузки.Also known is a method of simulating the thermomechanical action of RI YW on samples of materials according to patent No. 2366947 of 07/11/2008 by contacting the exploding foil on the test sample and discharging an electric current pulse onto the foil, resulting in foil explosion and loading of the sample with a mechanical pressure impulse of explosive shock the wave. In this case, the thickness of the substance layer sublimated in the natural process is preliminarily calculated and removed from the surface of the test sample by any of the known methods, then uneven heating is carried out across the thickness of the sample by a contact electric heating plate, after which the foil is blown with a current pulse, which makes it possible to bring reproducible conditions closer to natural conditions. The disadvantage of this method is that it does not allow to reproduce pulsed volumetric heating of samples, thereby simulating the similarity of physical processes in nature and model during the formation of thermomechanical load.
Наиболее близким по технической сущности является способ воспроизведения действия РИ, в котором основным условием имитации термомеханического действия является воспроизведение в облучаемых образцах материалов такого же профиля и темпа энерговыделения с помощью импульсного электронного пучка [4]. Недостаток данного способа воспроизведения состоит в том, что полное воспроизведение энерговыделения в большинстве случаев затруднено, а для многослойных (контактирующих) структур материалов невозможно. Это обусловлено разной зависимостью коэффициента поглощения излучения от атомного номера материала для электронов и РИ, так как чем больше атомный номер материала, тем сильнее он поглощает РИ, а при воздействии электронов с веществом зависимость от материала достаточно слабая [4]. Кроме того, применение данного способа в ряде случаев невозможно, так как воспроизведение профиля функции энерговыделения осуществляется подбором фильтров, которые разрушаются потоком электронов ~10 кал/см2, а формировать испарительный импульс давления в материале можно только с использованием интенсивного потока электронов более 10 кал/см2.The closest in technical essence is the method of reproducing the action of radiation, in which the main condition for simulating the thermomechanical action is the reproduction in the irradiated samples of materials of the same profile and the rate of energy release using a pulsed electron beam [4]. The disadvantage of this method of reproduction is that the full reproduction of energy release in most cases is difficult, and for multilayer (contacting) structures of materials is impossible. This is due to the different dependence of the radiation absorption coefficient on the atomic number of the material for electrons and X-rays, since the higher the atomic number of the material, the more it absorbs X-rays, and when exposed to electrons with matter, the dependence on the material is rather weak [4]. In addition, the application of this method in some cases is impossible, since the profile of the energy release function is reproduced by selecting filters that are destroyed by an electron flux of ~ 10 cal / cm 2 , and the formation of an evaporative pressure pulse in a material can only be done using an intense electron flux of more than 10 cal / cm 2 .
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что не требуется дополнительно изменять толщину нагружаемого образца путем удаления сублимированного слоя вещества, а также слоя, равного толщине лицевых отколов при натурном процессе. Эти слои в способе испаряются (откалываются) в результате взаимодействия потока электронов с поверхностью испытываемого материала (пакета материалов), а замер сообщаемого преграде механического импульса (интеграла импульса давления во времени) проводят с помощью импульсомера.The technical result of the invention lies in the fact that it is not necessary to additionally change the thickness of the loaded sample by removing the freeze-dried layer of the substance, as well as a layer equal to the thickness of the facial chips during the natural process. These layers in the method evaporate (split off) as a result of the interaction of the electron flow with the surface of the test material (package of materials), and the mechanical impulse (pressure pulse integral over time) communicated to the barrier is measured using a pulse meter.
Технический результат в предлагаемом способе достигается воспроизведением создаваемой нагрузки по критерию равенства создаваемого импульса давления, что позволяет воспроизвести действительную картину термомеханического действия РИ ЯВ. При этом в способе воспроизводится одновременно нагрев облучаемого образца, унос массы мишени и ее механическое нагружениеThe technical result in the proposed method is achieved by reproducing the created load according to the criterion for the equality of the generated pressure pulse, which allows you to reproduce the actual picture of the thermomechanical action of the radiation source. Moreover, the method simultaneously reproduces the heating of the irradiated sample, the ablation of the target mass and its mechanical loading
Способ воспроизведения действия РИ с использованием электронных пучков по условию равенства создаваемого импульса давления отличается от прототипа тем, что в предлагаемом способе масса испарившегося материала преграды, величина и длительность импульса давления будут соответствовать воспроизводимому воздействию. В предлагаемом способе, реализующем объемный нагрев, возможно создание широкого диапазона импульсов давления изменением параметров электронного пучка, при этом величина импульса контролируется импульсомером.The method of reproducing the action of RI using electron beams under the condition of equality of the generated pressure pulse differs from the prototype in that in the proposed method, the mass of the vaporized barrier material, the magnitude and duration of the pressure pulse will correspond to the reproduced effect. In the proposed method that implements volumetric heating, it is possible to create a wide range of pressure pulses by changing the parameters of the electron beam, while the magnitude of the pulse is controlled by a pulse meter.
Схема реализации предлагаемого способа представлена на фиг.1, где показаны: 1 - импульсный ускоритель электронов, 2 - поток электронов, 3 - мишень импульсомера, 4 - образец материала, 5 - измерительный преобразователь импульсомера, 6 - регистратор.The implementation scheme of the proposed method is presented in figure 1, which shows: 1 - a pulsed electron accelerator, 2 - an electron stream, 3 - a target of a pulse meter, 4 - a sample of material, 5 - a measuring transducer of a pulse meter, 6 - a recorder.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Испытываемый образец материала (структуры) устанавливают на мишень импульсомера, облучают образец высокоинтенсивным импульсным пучком электронов с требуемыми параметрами для создания термомеханических эффектов за счет поглощения в материале энергии и замеряют импульс давления, воспроизводимый в этом варианте. Импульс давления замеряется импульсомером.The test sample of the material (structure) is mounted on the target of the pulse meter, the sample is irradiated with a high-intensity pulsed electron beam with the required parameters to create thermomechanical effects due to the absorption of energy in the material, and the pressure pulse reproduced in this embodiment is measured. The pressure pulse is measured by a pulse meter.
Реализация данного способа проводилась с использованием установки «Кальмар» РНЦ «Курчатовский институт». Используемая моделирующая установка представляет собой ускоритель электронов и реализует способ воспроизведения по критерию равенства создаваемого импульса давления (фото образца материала после нагружения представлено на фиг.2).The implementation of this method was carried out using the installation "Squid" RRC "Kurchatov Institute". The simulator used is an electron accelerator and implements a method of reproducing according to the criterion of equality of the generated pressure pulse (a photo of the material sample after loading is shown in Fig. 2).
Предлагаемый способ воспроизведения термомеханического действия РИ ЯВ позволяет оценить прочность образцов конструкционных материалов в условиях, максимально приближенных к требуемым, а именно:The proposed method for reproducing the thermomechanical action of RI YV allows to evaluate the strength of samples of structural materials in conditions as close as possible to the required ones, namely:
- связать воспроизводимый импульс давления с параметрами излучения (спектром, плотностью энергии и длительностью излучения) и свойствами материала (плотностью и энергией сублимации);- associate the reproduced pressure pulse with the radiation parameters (spectrum, energy density and radiation duration) and material properties (density and sublimation energy);
- воспроизвести импульсный объемный нагрев в испытываемом материале;- reproduce pulsed volumetric heating in the test material;
- создать испарительный импульс давления, равный формирующемуся при действии РИ;- create an evaporative pressure pulse equal to that generated by the action of RI;
- создать ударно-волновые процессы от механического импульса давления, распространяющиеся по испытываемой преграде.- create shock wave processes from a mechanical pressure pulse propagating along the test barrier.
Источники информацииInformation sources
1. Грибанов В.М., Острик А.В., Слободчиков С.С. Тепловое и механическое действие рентгеновского излучения на материалы и преграды // Монография. Физика ядерного взрыва. Т.2. Действие взрыва. - М.: Наука. Физматлит, 1997. С.131-195.1. Gribanov V.M., Ostrik A.V., Slobodchikov S.S. Thermal and mechanical action of x-ray radiation on materials and barriers // Monograph. The physics of a nuclear explosion. T.2. Explosion action. - M .: Science. Fizmatlit, 1997. S.131-195.
2. Физика ядерного взрыва, Т.2. Действие взрыва. - М.: Наука. Физматлит, 2010. С.344-448.2. Physics of a nuclear explosion, T.2. Explosion action. - M .: Science. Fizmatlit, 2010.S. 344-448.
3. Физика взрыва / Под ред. Орленко Л.П., Т.2. - М.: Физматлит, 2002. С.536-541.3. Explosion Physics / Ed. Orlenko L.P., Vol. 2. - M .: Fizmatlit, 2002. S.536-541.
4. Степовик А.П. Термомеханические эффекты в компонентах радиоэлектронной аппаратуры при воздействии импульсов рентгеновского и электронного излучений. Снежинск, РФЯЦ-ВНИИТФ, 2010 г., стр.245.4. Stepovik A.P. Thermomechanical effects in the components of electronic equipment under the influence of pulses of x-ray and electronic radiation. Snezhinsk, RFNC-VNIITF, 2010, p. 245.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012133907/28A RU2503958C1 (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Method to reproduce thermomechanical impact of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012133907/28A RU2503958C1 (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Method to reproduce thermomechanical impact of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2503958C1 true RU2503958C1 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49884785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012133907/28A RU2503958C1 (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Method to reproduce thermomechanical impact of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503958C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU190946U1 (en) * | 2019-04-24 | 2019-07-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | DEVICE FOR MEASURING THE MECHANICAL PULSE RETURN |
RU2782846C1 (en) * | 2022-03-04 | 2022-11-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for simulation of thermomechanical impact of x-ray radiation |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1343286A1 (en) * | 1986-05-30 | 1987-10-07 | Хабаровский политехнический институт | Method of thermomechanical tests of materials |
SU1446531A1 (en) * | 1987-05-15 | 1988-12-23 | Военная академия им.Ф.Э.Дзержинского | Method of testing material specimens for thermomechanical strength |
GB2235303A (en) * | 1989-02-21 | 1991-02-27 | Ts K Bjuro Unikalnogo Priboros | Device for measuring the thermomechanical characteristics of a test sample |
US5993058A (en) * | 1994-05-26 | 1999-11-30 | Commissariat A L'energie Atomique | Thermomechanical characterization system using a fast induction heating device |
KR20000026953A (en) * | 1998-10-24 | 2000-05-15 | 윤문수 | Apparatus for electric explosion using aluminum foil |
RU2366947C1 (en) * | 2008-07-11 | 2009-09-10 | Федеральное государственное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" | Method for imitation of thermomechanical action of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of structural materials |
-
2012
- 2012-08-08 RU RU2012133907/28A patent/RU2503958C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1343286A1 (en) * | 1986-05-30 | 1987-10-07 | Хабаровский политехнический институт | Method of thermomechanical tests of materials |
SU1446531A1 (en) * | 1987-05-15 | 1988-12-23 | Военная академия им.Ф.Э.Дзержинского | Method of testing material specimens for thermomechanical strength |
GB2235303A (en) * | 1989-02-21 | 1991-02-27 | Ts K Bjuro Unikalnogo Priboros | Device for measuring the thermomechanical characteristics of a test sample |
US5993058A (en) * | 1994-05-26 | 1999-11-30 | Commissariat A L'energie Atomique | Thermomechanical characterization system using a fast induction heating device |
KR20000026953A (en) * | 1998-10-24 | 2000-05-15 | 윤문수 | Apparatus for electric explosion using aluminum foil |
RU2366947C1 (en) * | 2008-07-11 | 2009-09-10 | Федеральное государственное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" | Method for imitation of thermomechanical action of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of structural materials |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Степовик А.П. Термомеханические эффекты в компонентах радиоэлектронной аппаратуры при воздействии импульсов рентгеновского и электронного излучений, РФЯЦ-ВНИИТФ, Снежинск, 2010, с.245. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU190946U1 (en) * | 2019-04-24 | 2019-07-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | DEVICE FOR MEASURING THE MECHANICAL PULSE RETURN |
RU2782846C1 (en) * | 2022-03-04 | 2022-11-03 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for simulation of thermomechanical impact of x-ray radiation |
RU2797883C1 (en) * | 2022-08-15 | 2023-06-09 | Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for reproducing the thermal and mechanical action of x-ray radiation on elements of radio-electronic equipment using an electron beam |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Borghesi et al. | Proton imaging: a diagnostic for inertial confinement fusion/fast ignitor studies | |
Hosokai et al. | Effect of a laser prepulse on a narrow-cone ejection of MeV electrons from a gas jet irradiated by an ultrashort laser pulse | |
Peltz et al. | Time-resolved x-ray imaging of anisotropic nanoplasma expansion | |
Huang et al. | Maximizing magnetic field generation in high power laser–solid interactions | |
RU2503958C1 (en) | Method to reproduce thermomechanical impact of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of materials | |
Vais et al. | Nonlinear Thomson scattering of a tightly focused relativistically intense laser pulse by an ensemble of particles | |
Paju et al. | Generation and development of damage in double forged tungsten in different combined regimes of irradiation with extreme heat loads | |
Kartavykh et al. | Evidence of a two-temperature source region in the 3He-rich solar energetic particle event of 2000 May 1 | |
RU2366947C1 (en) | Method for imitation of thermomechanical action of x-ray radiation of nuclear explosion at samples of structural materials | |
Amendt et al. | Electric field and ionization-gradient effects on inertial-confinement-fusion implosions | |
Cassidy et al. | Physics with dense positronium | |
Mondal et al. | Laser structured micro-targets generate MeV electron temperature at 4 x10^ 16 W/cm^ 2 | |
RU2782846C1 (en) | Method for simulation of thermomechanical impact of x-ray radiation | |
Lyamshev | Radiation acoustics | |
Torrisi et al. | Investigation of the effect of plasma waves excitation on target normal sheath ion acceleration using fs laser‐irradiating hydrogenated structures | |
JP3822032B2 (en) | Defect evaluation equipment | |
Hauer et al. | Current new applications of laser plasmas | |
Persaud et al. | Accessing defect dynamics using intense, nanosecond pulsed ion beams | |
RU2502996C1 (en) | Method of reproducing thermomechanical effects of x-ray radiation of nuclear explosion on samples of structural materials | |
Wang et al. | Influence of barrel diameter on exploding foil initiators | |
Mondal et al. | Laser structured micro-targets generate MeV electron temperature at $4\times 10^{16} $ W/cm $^ 2$ | |
Sharma et al. | High energy density pulsed argon plasma synthesized nanostructured tungsten for damage mitigation under fusion relevant energetic he ion irradiation | |
Bugrov et al. | Diagnostics of fast processes in laser plasmas after the irradiation of low-density media in the mishen facility | |
Burdakov et al. | Test of divertor materials under simulated ITER plasma disruption conditions at the GOL-3 facility | |
Karow et al. | Particle-Beam-Driven ICF Experiments |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170809 |