https://newtonsociety.ru
https://newtonsociety.ru
https://newtonsociety.ru
ruРус Engen

Новости науки

08.11.2012

Детонация водорода в значительной степени управляется квантовыми механизмами

Можно ли было, зная механизм детонации, реализовать систему учёта и эвакуации водорода из контура охлаждения фукусимской АЭС так, чтобы избежать взрыва? (Фото CC BY-SA 3.0 / KEI.)Всем памятен взрыв водорода во время фукусимских событий: после перегрева активной зоны реактора вода стала разлагаться на водород и кислород, и эта смесь затем сдетонировала. 

Одна из печальных сторон таких процессов заключается в том, что мы, по сути, не знаем, при каких именно условиях — температуре и давлении — они готовы начаться. То есть теория в целом ясна: взрыв происходит тогда, когда горение начинает развиваться со сверхзвуковыми скоростями. Но теоретические расчёты этого процесса для водорода под давлением неизменно расходятся с экспериментальными результатами. Причём прилично: при 700–800 К детонация происходит через тысячекратно меньшее время, чем по всем теоретическим моделям.Всем памятен взрыв водорода во время фукусимских событий: после перегрева активной зоны реактора вода стала разлагаться на водород и кислород, и эта смесь затем сдетонировала. 

Одна из печальных сторон таких процессов заключается в том, что мы, по сути, не знаем, при каких именно условиях — температуре и давлении — они готовы начаться. То есть теория в целом ясна: взрыв происходит тогда, когда горение начинает развиваться со сверхзвуковыми скоростями. Но теоретические расчёты этого процесса для водорода под давлением неизменно расходятся с экспериментальными результатами. Причём прилично: при 700–800 К детонация происходит через тысячекратно меньшее время, чем по всем теоретическим моделям.

Почему? Академик Владимир Фортов и его коллеги из Объединённого института высоких температур РАН вместе с физиками из Троицкого института инновационных и термоядерных исследованийпредположили, что такой сильный разрыв, характерный и для ряда других процессов горения и детонации, обусловлен квантовыми корректировками, которые не учитываются в существующих моделях расчёта подобных процессов.

Рассматривая классическое распределение Максвелла — Больцмана, учёные пришли к выводу, что квантовомеханические эффекты должны существенно влиять на форму наиболее энергетически нагруженной части этого распределения. В обычных термодинамических процессах, где скорости даже самых быстрых молекул относительно близки к средней, это считалось незначимым, о роли таких факторов, как правило, упоминали только в связи с термоядерным синтезом в плотной плазме.

Однако сейчас удалось показать, что на деле процесс важен и для детонации, начало которой требует участия молекул с энергиями, весьма далёкими от средних кинетических энергий газа в целом. Применив разработанные ими модели для аргоновой атмосферы, содержащей 2% молекулярного кислорода и 4% молекулярного водорода, россияне обнаружили, что их теоретические расчёты полностью совпадают с экспериментальными данными о начале детонации. Сходные результаты были получены и для детонации ацетилена, способного взрываться и без окислителя, просто за счёт разложения при сжатии.
Источник


Вы можете комментировать материалы, если зарегистрируетесь на сайте!
Запомнить

На сайте:

Интернет-журнал Ньютоновские чтения
14.05.2018
Лялин Алексей Васильевич
27.12.2017
Владислав Черепенников
Новости наукиПолитикаСолнечная система
Поиск по сайту
Карта сайта
Последнее обновление
07.03.2023 09:50