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双绞铝丝纳秒电爆炸实验研究

盛亮 李阳 吴坚 袁媛 赵吉祯 张美 彭博栋 黑东炜

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双绞铝丝纳秒电爆炸实验研究

盛亮, 李阳, 吴坚, 袁媛, 赵吉祯, 张美, 彭博栋, 黑东炜

Nanosecond electrical explosion of twisted aluminum wires

Sheng Liang, Li Yang, Wu Jian, Yuan Yuan, Zhao Ji-Zhen, Zhang Mei, Peng Bo-Dong, Hei Dong-Wei
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  • 在快前沿放电装置(约2 kA,12 ns)上对四种绞合波长(λt=0.37,0.5,0.75,1.0 mm)的双绞铝丝开展了纳秒电爆炸实验研究. 实验结果表明,特定绞合波长会对能量沉积、膨胀过程、光辐射产生显著影响,当绞合波长为0.5 mm时,能量沉积为原子化焓的3.2倍,而其他三种绞合波长能量沉积变化不大,约为原子化焓的1.8倍;绞合波长为0.5 mm 时膨胀速度达3.8× 103 m/s,光辐射相对强度也最高,在膨胀过程中较好地保持了初始结构,在t=246 ns时,形成了密度约为1019 cm-3,直径约为1.6 mm的中性原子柱,并且在表面形成了波长约为0.5 mm,幅值约为0.3 mm的周期性结构.
    The experiments on nanosecond electrical explosion of twisted aluminum wires with different wavelengths (λt=0.37, 0.5, 0.75, 1.0 mm) are carried out. The experimental results indicate that a specific wavelength can strongly affect the energy deposition, expansion velocity, and radiation intensity. The energy deposition is about 3.3 times the atomic enthalpy of aluminum when the twisted wavelength is 0.5 mm. While for the other three twisted wavelengths, the energy depositions are all about 1.8 times the atomic enthalpy. The expansion velocity is about 3.8×103 m·s-1 for the wavelength 0.5 mm, and the optical radiation intensity is also strongest for this wavelength. The initial twisted structure is strongly imprinted in the freely expanding aluminum column after the electrical explosion. In the experiments for the wavelength 0.5 mm, a neural particle column with a diameter of 1.6 mm is formed and its density is about 1019 cm-3 at t=246 ns. A periodic structure with the wavelength 0.5 mm and the amplitude 0.3 mm is observed on the surface of this column.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年基金(批准号:11105109)和强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室基础研究基金(批准号:SKLIPR1208)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11105109) and the Basic Research Foundation of State Key Laboratory of Intense Pulsed Radiation Simulation and Effect, China (Grant No. SKLIPR1208).
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-06
  • 修回日期:  2014-06-06
  • 刊出日期:  2014-10-05

双绞铝丝纳秒电爆炸实验研究

  • 1. 西北核技术研究所, 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024;
  • 2. 西安交通大学, 电力设备电气绝缘国家重点实验室, 西安 710049
    基金项目: 国家自然科学基金青年基金(批准号:11105109)和强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室基础研究基金(批准号:SKLIPR1208)资助的课题.

摘要: 在快前沿放电装置(约2 kA,12 ns)上对四种绞合波长(λt=0.37,0.5,0.75,1.0 mm)的双绞铝丝开展了纳秒电爆炸实验研究. 实验结果表明,特定绞合波长会对能量沉积、膨胀过程、光辐射产生显著影响,当绞合波长为0.5 mm时,能量沉积为原子化焓的3.2倍,而其他三种绞合波长能量沉积变化不大,约为原子化焓的1.8倍;绞合波长为0.5 mm 时膨胀速度达3.8× 103 m/s,光辐射相对强度也最高,在膨胀过程中较好地保持了初始结构,在t=246 ns时,形成了密度约为1019 cm-3,直径约为1.6 mm的中性原子柱,并且在表面形成了波长约为0.5 mm,幅值约为0.3 mm的周期性结构.

English Abstract

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