ПРИМЕНЕНИЕ УДЛИНЕННЫХ КУМУЛЯТИВНЫХ ЗАРЯДОВ ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ С КРИТИЧЕСКОЙ СБОРКОЙ
С. К. Жабицкий, В. Н. Лобанов, С. А. Новиков
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» пр. Мира, 37, г. Саров Нижегородской обл., 607188, Россия Тел.: (83130) 4-21-41; факс: (83130) 4-59-58; e-mail: root@gdd.vniief.ru
The developed design of the cutter is presented basing on extended shaped charges (ESC) to response to the emergency with a critical assembly of a breeding system at the critical bench FKBN-2M, which took place in FSUE "RFNC-VNIIEF" on June 17, 1997. The performed experiments show that ESC can be successfully used for work associated with liquidation of aftereffects with analogous assemblies.
Взрывные технологии с применением так называемых «удлиненных кумулятивных зарядов (УКЗ)» широко используются для разрезания различных металлических конструкций.
Взрывная резка обладает несомненными преимуществами перед традиционными методами: она не требует дополнительных источников энергии (газ, электричество и т. д.) и может использоваться в трудно-доступных районах; она применима для работы с материалами, не поддающимися резке обычными методами; обладает высокой производительностью и мобильностью.
В настоящее время РФЯЦ-ВНИИЭФ накоплен большой опыт по отработке взрывных методов разборки различных изделий, содержащих взрывчатые, активные и токсичные материалы, который может быть широко использован для демонтажа и дальнейшей утилизации военной и гражданской техники.
Несмотря на наличие ключевого слова «взрывные», эти технологии являются по существу безопасными, так как оператор (взрывник) находится в укрытии или на безопасном расстоянии. Сама операция установки взрывного устройства на разрезаемую конструкцию занимает небольшое время (или может быть выполнена дистанционно, например, с помощью робота), что существенно при работе с загрязненными конструкциями.
УКЗ представляет собой заряд бризантного ВВ, заключенный в тонкостенную металлическую (преимущественно медную) оболочку с профилированной кумулятивной выемкой.
При взрыве обычного осесимметричного кумулятивного заряда образуется высокоскоростная (несколько километров в секунду) струя метал-
ла; при взрыве УКЗ эта струя представляет собой «лезвие ножа», который может разрезать на части конструкции больших размеров (например, корпуса кораблей, самолетов, вагонов и т. д.).
Для успешной разборки узлов, содержащих взрывчатые, токсичные или радиоактивные материалы, с помощью УКЗ необходимо с большой точностью знать: эффективную пробивную способность, оптимальное расстояние установки заряда до преграды, толщину и прочностные свойства материала разрезаемой преграды. Знание этих параметров позволяет подобрать необходимый калибр УКЗ, при подрыве которого ударное, термическое и осколочное воздействие кумулятивной струи на запреградные детали конструкции разбираемого узла будут минимальными, безопасными для взрывчатых, токсичных или радиоактивных материалов.
Для снятия отражателя (медной оболочки) с критической сборки стенда ФКБН-2М необходимо было выбрать УКЗ, способный гарантированно разрезать оболочку и сбросить ее фрагменты с уранового ядра. То есть УКЗ должен обладать еще и достаточно сильным раздвигающим усилием, создаваемым за счет внедрения кумулятивной струи в преграду и ее проникания в зазор между оболочкой и ядром для нарушения адгезии между ними. С другой стороны, кумулятивная струя УКЗ не должна нанести значительных повреждений оболочкам ядра из высокообогащенного урана. Этим требованиям отвечает промышленный УКЗ калибра 9,2 мм, содержащий заряд ВВ из октогена массой 47 ± 2,0 г на погонный метр.
Проверка работоспособности резака из УКЗ была проведена 22.07.1997 г. (на третий день
Статья поступила в редакцию 17.06.2005. The article has entered in publishing office 17.06.2005.
С. К. Жабицкий, В. Н. Лобанов, С. А. Новиков
Применение удлиненных кумулятивных зарядов для ликвидации последствий аварии с критической сборкой
после аварии) с экспериментальной сборкой, представляющей собой макет аварийной критической сборки. Ядро имитировалось сферой, выполненной из двух полусферических оболочек, изготовленных из стали. Набор нижних медных полусферических оболочек имитировался алюминиевой полусферической оболочкой.
Резак был изготовлен из двух фрагментов УКЗ: кольцевого и полукольцевого, которые устанавливались на экспериментальную сборку с помощью пенопластовых стоек (рис. 1). Инициирование обоих фрагментов УКЗ проводилось одновременно в одной точке.
Рис. 1. Подготовка макета аварийной критической сборки к разрезанию
В результате воздействия кумулятивной струи УКЗ медная оболочка была разрезана по кольцевой линии, отстоящей от основания оболочки примерно на 20 мм, и по линии, проходящей через полюс оболочки. Кольцо от медной полусферической оболочки шириной ~20 мм осталось на имитаторе ядра, два фрагмента оболочки в виде лепестков отлетели в противоположные стороны от экспериментальной сборки примерно на 5 м и потеряли форму сферичности (рис. 2).
Рис. 2. Результат опыта
В основу конструкции резака (рис. 3), который предполагалось использовать для снятия медной оболочки на аварийной сборке, был положен промышленный удлиненный кумулятивный заряд 1 калибра 9,2 мм на основе октогена.
Рис. 3. Схема конструкции кумулятивного резака: 1 — УКЗ; 2 — каркас
Фрагменты УКЗ (кольцевой и полукольцевой) размещены в каркасе 2, изготовленного из теплозащитного материала ТЗМК-25НХ на основе аморфного кварцевого волокна, который предназначен для теплоизоляции нагреваемых поверхностей изделий, работающих при температурах от -150 °С до +1150 °С.
Проверка работоспособности выбранной конструкции резака была проведена на одном из внутренних полигонов института на критической сборке, максимально приближенной к аварийной. Ядро имитировалось полусферой из природного урана, на которую устанавливался отражатель (медная полусферическая оболочка). Все это было установлено на сплошном стальном основании, которое находилось на подстав-
Рис. 4. Экспериментальная установка
Взрывная энергетика Взрывные технологии
ке (рис. 4). Все геометрические размеры сборки соответствовали аварийной.
Вокруг сборки была установлена кладка из огнеупорного кирпича с ленточными нагревательными элементами из нихрома. Перед установкой резака сборка была нагрета до 410 °С. Время от начала дистанционного опускания резака на сборку до подрыва УКЗ составило «30 с. На рис. 5 представлена фотография сборки после испытаний, а на рис. 6 приведена фотография разрезанной медной оболочки после опыта.
Проведенные эксперименты показали, что удлиненные кумулятивные заряды могут успешно применяться для работ, связанных с ликвидацией последствий подобных аварий.
Список литературы
1. Новиков С. А., Жабицкий С. К., Лобанов В. Н. и др. Взрывные методы дистанционной разборки боеприпасов // Докл. на Росс.-амер. симп. по оценке риска и реакции инженерных систем на аномальные условия. Челябинск-70, 27 сентября - 1 октября 1993 г.
2. Новиков С. А. Взрывные технологии и конверсия // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика ядерных реакторов. 1994. Вып.2. С. 40-47
Рис. 5. Сборка после испытаний
Рис. 6. Разрезанная медная оболочка после опыта
ТТ.4'.
У
ЗОР
/
г\
ВЗРЫВНАЯ ДЕИТЕРИЕВАЯ ЭНЕРГЕТИКА
Г. А Иванов, Н. П. Волошин, А С. Ганеев, Ф. П. Крупин, С. Ю. Кузьминых, Б. В. Литвинов, А И. Свалухин, Л. И. Шибаршов
УДК 621.039 ББК 31.49 В40
Взрывная дейтериевая энергетика / Г. А. Иванов, Н. П. Волошин, А. С. Танеев, Ф. П. Крупин, С. Ю. Кузьминых, Б. В. Литвинов, А. И. Свалухин, Л. И. Шибаршов:. -Снежинск: Издательство РФЯЦ-ВНИИТФ, 2004. - 288 е.: ил.
Издание представляет собой монографию, посвященную проблемам глобальной энергетики. В ней предложена концепция дейтериевой термоядерной энергетики на основе котла взрывного сгорания (КВС), разработанного РФЯЦ-ВНИИТФ.
Авторы рассматривают физические предпосылки грядущей глобальной энергетической катастрофы, техническую осуществимость создания КВС на основе уже имеющихся технологий, вопросы стоимости энергии будущего и экологическую обстановку в масштабе земной цивилизации. Обсуждаются научно-технические, природно-геогра-фические и экономические предпосылки, позволяющие России стать родоначальницей взрывной дейтерие-вой энергетики.
Книга предназначена для физиков, экологов, энергетиков и предпринимателей, всех тех, кого интересуют возможности решения энергетических проблем в мире в ближайшие десятилетия.
ISBN 5-85165-443-0
© РФЯЦ-ВНИИТФ, 2004
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.