Почему задержка образования газообразных продуктов может предотвратить детонацию?

Исследование, проведённое в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) и опубликованное в журнале Combustion and Flame, раскрывает принципиально важную роль дефлаграции — медленного горения, предшествующего детонации, — в поведении современных взрывчатых веществ. Команда учёных под руководством Брэдом Стилом и Джонатаном Кроухерстом сфокусировалась на высокоэнергетическом материале LLM-105, чтобы выяснить, как именно химические процессы дефлаграции управляют безопасностью и чувствительностью взрывчатки.
Почему задержка образования газообразных продуктов может предотвратить детонацию?
Изображение носит иллюстративный характер

В эксперименте использовалась лазерная инициировка в алмазной наковальне — это усовершенствованный метод, впервые применённый в LLNL ещё в 1990-х годах. Такой подход позволил исследовать дефлаграцию при давлениях, сопоставимых с давлениями детонации LLM-105. Учёные фиксировали продукты реакции на высоких давлениях, чтобы понять, какие вещества образуются и как их состав влияет на последующий взрывной переход.

Главный результат: при высоком давлении продукты дефлаграции оказались прозрачными, и в ходе эксперимента надёжно обнаруживался только молекулярный азот (N₂). Ожидалось присутствие и других элементов — углерода, водорода, кислорода, — однако экспериментальные методы их не выявили. Возник вопрос: куда исчезли остальные элементы, входившие в исходную формулу взрывчатого вещества?

Для получения более подробной картины исследователи провели крупномасштабные квантово-молекулярные динамические (QMD) симуляции. Этот сложный вычислительный метод, требующий высокой производительности суперкомпьютеров LLNL, показал, что при дефлаграции формируются протяжённые неупорядоченные кластеры, содержащие азот, углерод, водород и кислород. Такой механизм объясняет отсутствие газообразных продуктов, кроме азота, в эксперименте: элементы объединяются в твёрдые или жидкие фрагменты, не переходя в газовую фазу на ранней стадии реакции.

Согласно результатам моделирования, именно задержка образования газообразных продуктов (особенно азота и кислорода) приводит к снижению давления в зоне дефлаграции. Это подавляет вероятность перехода медленного горения в детонацию, поскольку для детонации критически важно быстрое высвобождение большого объёма газа и, соответственно, резкий рост давления.

Экспериментальные и вычислительные данные оказались согласованы: оба подхода зафиксировали уменьшение давления и наличие только молекулярного азота среди газов. Моделирование подтвердило, что задержка газообразования связана с образованием устойчивых кластеров, что объясняет прозрачность продуктов и их необычные свойства при высоком давлении.

Эти выводы открывают новые направления для дальнейших исследований. Учёные планируют проверить универсальность обнаруженного механизма на других энергетических материалах и интегрировать полученные данные в макроскопические модели, которые помогут проектировать более безопасные и эффективные взрывчатые вещества.

Понимание дефлаграции, её продуктов и механизмов задержки газообразования — ключ к контролю над переходом к детонации и к созданию новых стандартов безопасности для химических взрывчатых веществ.


Новое на сайте

20868Уязвимости Plex открыли путь майнерам и Linux-бэкдору 20867Взлом OpenCode Console: под угрозой могли оказаться ключи OpenAI, Anthropic и Google 20866Rank Math PRO: заражённое обновление оставило на сайтах самовосстанавливающийся бэкдор 20865Как исследовательские модели OpenAI обходили ограничения и присваивали чужие данные 20864Атака на BeyondTrust: шпионская группа получила доступ к серверам поддержки 20863Как пакет imgdecode превращает npm-зависимость в загрузчик вредоносного кода? 20862Как PEERSTITCH обходит проверки VPN-сессий FortiOS? 20861Что происходит, когда ИИ-агент выходит за пределы тестовой среды? 20860Как 37-летняя ошибка открыла путь к root в OpenBSD 7.9? 20859ИИ-модели для SOC: точный ответ зависит от улик 20858Как одна учётная запись ConnectWise открыла доступ к 173 арендаторам Microsoft 365? 20857Пять минут до заражения: как подменили обновления AOMEI Backupper 20856Ловушка под видом регистрации: как UAT-11985 крадёт аккаунты Google 20855Может ли виртуальная машина прочитать память хоста? 20854Как дешёвые Android-смартфоны превращаются в чужие прокси?
Ссылка