В Центре коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» (ЦКП «СКИФ») смонтировали и успешно испытали уникальную шестиметровую пневматическую пушку.
Это оборудование позволит учёным изучать поведение новых материалов под действием ударных волн, которые возникают в экстремальных условиях — при взрывах, в авиации и космосе.
Пушка калибром 50 мм была изготовлена в Санкт-Петербурге по проекту конструкторов из Российского федерального ядерного центра ВНИИТФ (Снежинск). Она способна разгонять ударник до скорости 2 км/с. Принцип работы основан на создании высокого давления (до 450 атмосфер) в камере, после чего ударник вылетает из ствола и попадает в образец, создавая условия плоского ударного нагружения.
«Сейчас активно развиваются технологии производства конструкционных материалов с улучшенными свойствами, появляются новые композитные материалы, но нет достаточных данных о том, как они ведут себя в экстремальных условиях. Если ударно-волновые характеристики металлов были исследованы ещё советскими физиками, то таких данных о новых материалах у нас нет, и динамические эксперименты на СКИФ могут восполнить этот пробел», — пояснил младший научный сотрудник Института гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН Алексей Студенников.
Ключевой особенностью эксперимента является использование синхротронного излучения. В момент удара сверхбыстрый импульсный рентгеновский детектор фиксирует «рентгеновское кино» — последовательность кадров, показывающих, как происходит ударно-волновое сжатие образца с разрешением в доли микросекунды.
«Испытания прошли на 100% успешно. Мы достигли проектной скорости, достаточной для проведения реальных экспериментов. Осталось только принять пучок синхротронного излучения, и мы начнём получать результаты мирового уровня», — добавил Студенников.
Для защиты чувствительного детектора от мощного теплового и радиационного воздействия учёные разработали уникальный сверхбыстрый электромагнитный затвор. Он открывает доступ пучка излучения к образцу всего на 10 микросекунд, синхронизировано с моментом удара. Все компоненты затвора изготовлены из отечественных материалов, сообщает Наука.рф
Оборудование установлено на станции «Быстропротекающие процессы» — одной из семи в первой очереди ЦКП «СКИФ». Эксперименты здесь позволят изучать процессы длительностью в тысячные и миллионные доли секунды, что необходимо для моделирования свойств авиационных и космических материалов, уточнения параметров взрывчатых веществ и решения задач фундаментальной физики.
