4.8 Кпд взрывных источников излучения.

Для сопоставления между собой взрывчатых источников излучения удобно ввести

E – плотность лучистой энергии, выделившейся на мишени.

S – Площадь выходного сечения где находится мишень.

G – вес ВВ, q – калорийность ВВ.

Максимальный КПД получен на источнике с Xe и равен 0,3%. Расчетные оценки показывают, что за счет усовершенствования конструкции источников можно достичь КПД ~1%.

КПД это фактически есть произведение 3-х сомножителей:

Г де ₁ – коэффициент передачи энергии от заряда ВВ в ударную волну.

₂ – КПД ударной волны как излучателя.

₃ – коэффициент передачи лучевой энергии к мишени.

Кратко рассмотрим эти коэффициенты.

Э нергия, передаваемая в волну, складывается из внутренней энергии нагретого газа и из его кинетической энергии. В сильной ударной волне они равны друг другу и для единицы газа можно записать:

В ыражая скорость газа через скорость фронта , получим следующее выражение для коэффициента передачи энергии в волну:

V – первоначальный объем газа.

D – средняя скорость ударной волны.

G – вес заряда, q – калорийность ВВ.

Заряды с кумулятивными выемками дают в нужном направлении более высокую скорость ударной волны. Коэффициент ₁ у них выше.

Значительного эффекта можно достичь при переходе к газам большой плотности. Хотя средняя скорость ударной волны при этом несколько снижается, комбинация ₀D² растет.

Т акова зависимость ₁ от ₀ для ксенона. _{1, %}

₀, г/л.

Где-то существует предел, т.к. продукты взрыва, расширяются во все стороны, и часть энергии заряда расходуется на создание ударной волны в окружающем воздухе. Если отделить заряд от воздуха массивной жесткой оболочкой, то этот предел можно отодвинуть.

Имеются резервы увеличения КПД взрывных источников в повышении эффективности ударной волны как излучателя.

Работа, которую совершает поршень, создавая в газе сильную ударную волну, если отнести ее к единице времени и к единице поверхности фронта, равна:

Энергия, излучаемая с единицы поверхности фронта в единицу времени, есть

где a – множитель, учитывающий непрозрачность газа перед фронтом для квантов h>I.

Тогда для КПД ударной волны – излучателя имеем:

Максимальное значение ₂ составляет 10-20%.

Остановимся на последнем из сомножителей в общей формуле для КПД. В применявшихся источниках он составил ~20%. Увеличить его можно, улучшив качество отражателя.

Сами процессы взаимодействия излучения с веществом довольно таки сложны и еще недостаточно изучены.

При воздействии таких мощных импульсов, на поверхности вещества образуется светящаяся область испаряющегося и ионизированного вещества мишени, разлетающегося под действием избыточного давления.

Из этих паров наступает экранировка мишени, но это не значит, что воздействие прекратиться. Излучают сами нагретые пары. Здесь важными становятся оптические свойства испаренного вещества.

В настоящее время находят применение и широко используются различные лазерные системы.

Приведу оценку предельно допустимых доз воздействия слабых лазерных излучений УФ диапазона. В одной из работ показано, что лазерное излучение может представлять опасность для организма даже при малых интенсивностях за счет нетеплового воздействия. Сделаны оценки предельно допустимых доз такого излучения. Для лазерного излучения в диапазоне длин волн =230 – 300 нм суточная предельно допустимая доза должна находиться в диапазоне 10^-7-10^-9 Дж/см².

Воздействие излучения на живые клетки в зависимости от интенсивности приводит к крайне различным последствиям: излучение сверхмалой интенсивности может стимулировать деление клеток, с увеличением интенсивности (технический УФ) может приводить к полному поражению клеток.

Сравнение биологического действия на живые клетки импульсного света (видимого диапазона) и, соответствующего ему по интенсивности, лазерного излучения показало, что поражающее действие лазерного излучения примерно в 50 раз больше.

Итак, учет нетеплового воздействия излучения на органы приводит к более жестким требованиям безопасности.