Свойства инертных газов и дейтерия при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях до давлений -1500 ГПа

• Автор: Мочалов, Михаил Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Саров
• Количество страниц: 220 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Адиабаты Гюгонио, скорость звука и коэффициенты в ударносжатых сжиженных газах - азоте, аргоне, криптоне и ксеноне

1.1 Экспериментальная техника

1.1.1 Плоско-волновое экспериментальное устройство

1.1.2 Полусферическое криогенное устройство

1.2 Экспериментальные результаты

1.3 Скорость Звука и коэффициенты Грюнайзена в ударно-сжатых

сжиженных инертных газах в области давлений до 80 ГПа

1.3.1 Техника эксперимента и экспериментальные данные

1.4 Теоретические модели. Сравнение экспериментальных и

рассчитанных данных
ГЛАВА 2 Температура, коэффициенты поглощения и отражения света в ударно-сжатых сжиженных газах азоте, аргоне, криптоне и ксеноне
2.1 Температура сжиженных инертных газов при ударном сжатии
2.1.1 Методика регистрации излучения
2.1.2 Экспериментальные результаты
2.1.3 Сравнение экспериментальных и рассчитанных данных
2.2 Поглощение и отражение света при ударном сжатии жидких
аргона, криптона и ксенона
2.2.1 Методика и экспериментальные результаты
ГЛАВА 3 Электропроводность сжиженных газов аргона, азота, криптона, ксенона и газообразного водорода при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений до 1500 ГПа
3.1 Техника эксперимента и результаты по электропроводности
жидких аргона, криптона и ксенона
3. 2 Сравнение экспериментальных и рассчитанных данных
3.3 Электропроводность ударно-сжатого жидкого азота за фронтом
плоской ударной волны
3.4 Измерение электропроводности газообразного водорода при давлении ~
1400 ГПа

3.4.1 Генерация и диагностика
3.4.2 Результаты экспериментов
ГЛАВА 4 Квазиизэнтропическая сжимаемость жидких аргона и ксенона в области давлений до 1000 ГПа
4.1 Экспериментальное устройство
4.2 Постановка эксперимента
4.3 Экспериментальные результаты. Сравнение с расчетом
Жидкий ксенон Пб
Жидкий аргон1
ГЛАВА 5 Свойства дейтерия и гелия при ударном и квазиизэнтропическом сжатиях в области давлений до 500 ГПа
5.1 Ударно-волновое сжатие
5.1.1 Экспериментальное устройство
5.1.2 Оптический метод оценки разновременности и скорости движения
ударной волны
5.1.3 Экспериментальное измерение плотности, давления, температуры и поглощения света в ударно-сжатых плотных газах-дейтерии и гелии
5.1.3.1 Газообразный дейтерий
5.1.3.2 Сравнение экспериментальных данных с результатами
теоретических расчетов
5.1.3.3 Газообразный гелий
5.3 Квазиизэнтропическая сжимаемость газообразного дейтерия в
области давлений (70-500) ГПа
5.3.1 Цилиндрическая конструкция
5.3.2 Техника эксперимента
5.3.3 Тактика расчета параметров сжатого дейтерия
5.3.4 Экспериментальные результаты
5.3.5 Обсуждение данных
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВЕДЕНИЕ
В представленной работе экспериментально исследованы теплофизические свойства конденсированных благородных газов (аргона, криптона и ксенона), жидкого азота, газообразных гелия и дейтерия1 при их ударном и квазиизэнтропическом сжатиях с использованием конденсированных взрывчатых веществ в областях давлений, достигающих ~ 1500 ГПа.
Эксперименты выполнены в соответствии с планом работ РФЯЦ-ВНИИЭФ, при поддержке Российской академии наук в рамках комплексной программы Президиума РАН «Теплофизика и механика интенсивных импульсных воздействий» и Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).
Актуальность работы. Исследования поведения веществ при высоких давлениях и температурах являются актуальным направлением физики высоких плотностей энергии, предоставляющим уникальную возможность проследить влияние сильного межчастичного взаимодействия на свойства.. вещества в труднодоступной для расчетов области неидеальной плазмы. Неидеальная плазма возникает при воздействии на вещество ударных волн, ядерных взрывов, лазерного излучения или корпускулярных пучков. Плазменной неидеальностью определяются свойства вещества в области структурных или фазовых переходов, включая переходы «металл-диэлектрик». Вопросам изучения свойств неидеальной плазмы высокой плотности в последние годы уделяется большое внимание. Данные, полученные в таких исследованиях, необходимы для прогнозирования влияния экстремальных импульсных воздействий на материалы и конструкции и решения широкого круга конкретных задач физики высоких плотностей энергии, связанных с численным моделированием нестационарных гидродинамических процессов, протекающих в условиях интенсивного импульсного энерговвода.
Экспериментальные исследования в области физики высоких давлений связаны со значительной локальной концентрацией энергии в исследуемых веществах при использовании химических взрывчатых веществ [1-3], ядерных зарядов [4-6], мощного сфокусированного лазерного излучения [7-8]. Разработаны динамические методы, которые позволили продвинуться в изучении физических свойств веществ в широкой области фазовой диаграммы, простирающейся от плотностей,

0 2 4 6 8 10 12 14
и, км/с
Расчет по УРС [157]: 1 - ударная адиабата; 2 - ударные адиабаты повторного сжатия;
3 — изэнтропы расширения Экспериментальные данные: 4 - начальные состояния за фронтом первой ударной волны для повторных адиабат и изэнтроп расширения [152, 158-159]; 5, 6 - состояния на ударных адиабатах повторного сжатия [152, 159]; 7 - состояния на изэнтропах расширения [158];
8, 9-[157]
Рисунок 1.8 - Зависимости давления от массовой скорости на ударных адиабатах и изэнтропах расширения сплошного алюминия
Особенностью опытов с полусферическими генераторами является рост скорости ударной волны в исследуемом образце и элементах экспериментального устройства при движении волны к центру в соответствие с законами геометрической кумуляции [161]. Измеренные в экспериментах значения средних скоростей ударных волн имеют смысл лишь для радиусов , находящихся на серединах баз измерения в соответствующих конструкциях (см. рисунок 1.2(6)). В связи с этим возможна постановка экспериментов и обработка полученных данных в двух вариантах.
В первом - на одном и том же радиусе Ятм одновременно измеряются средние скорости ударной волны в исследуемом веществе и в эталонном образце, сделанном из того же материала, что и экран экспериментального устройства. В этом случае
Р, ГПа