Выпуски

 / 

2021

 / 

Ноябрь

  

Памяти Владимира Евгеньевича Фортова. Из архива


Использование мощных ударных и детонационных волн для изучения экстремальных состояний вещества

 а,   б,  а
а Институт теплофизики экстремальных состояний Объединенного института высоких температур РАН, ул. Ижорская 13/19, Москва, 125412, Российская Федерация
б Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, просп. Мира 37, Саров, Нижегородская обл., 607190, Российская Федерация

Настоящая статья написана на основе доклада, сделанного 10 января 2003 г. на Международной научной конференции "Ядерный век: наука и общество", посвящённой 100-летию со дня рождения Игоря Васильевича Курчатова. В статье представлены результаты работ по экспериментальному изучению свойств веществ при высоких давлениях ударных волн, кратко описано использование сверхсильных магнитных полей для исследования веществ при высоком давлении, приведены результаты расчётно-теоретических методов исследований, а также представлены некоторые результаты исследований свойств веществ с использованием лайнерных систем в мощных импульсных электрофизических установках (дисковые взрывомагнитные генераторы ВНИИЭФ и конденсированные установки США Pegasus и ATLAS). Статья была написана в 2003—2004 гг.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
Ключевые слова: экстремальные состояния вещества, ударные волны, детонация, лайнерные системы
PACS: 07.35.+k, 47.40.Rs, 62.50.Ef (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.09.039092
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2021/11/f/
Цитата: Альтшулер Л В, Илькаев Р И, Фортов В Е "Использование мощных ударных и детонационных волн для изучения экстремальных состояний вещества" УФН 191 1231–1244 (2021)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

13 сентября 2021

English citation: Al’tshuler L V, Il’kaev R I, Fortov V E “Use of powerful shock and detonation waves to study extreme states of matterPhys. Usp. 64 (11) (2021); DOI: 10.3367/UFNe.2021.09.039092

Список литературы (59) ↓

  1. Альтшулер Л В "Применение ударных волн в физике высоких давлений" УФН 85 199 (1965); Al'tshuler L V "Use of shock waves in high-pressure physics" Sov. Phys. Usp. 8 52 (1965)
  2. Сахаров А Д, Людаев Р З, Смирнов Е Н, Плющев Ю И, Павловский А И, Чернышев В К, Феоктистова Е А, Жаринов Е И, Зысин Ю А "Магнитная кумуляция" ДАН СССР 165 (1) 65 (1965); Sakharov A D, Lyudaev R Z, Smirnov E N, Plyushchev Yu I, Pavlovskii A I, Chernyshev V K, Feoktistova E A, Zharinov E A, Zysin Yu A "Magnetic cumulation" Sov. Phys. Dokl. 10 1045 (1966); Сахаров А Д, Людаев Р З, Смирнов Е Н, Плющев Ю И, Павловский А И, Чернышев В К, Феоктистова Е А, Жаринов Е И, Зысин Ю А "Магнитная кумуляция" УФН 161 (5) 47 (1991); Sakharov A D, Lyudaev R Z, Smirnov E N, Plyushchev Yu I, Pavlovskii A I, Chernyshev V K, Feoktistova E A, Zharinov E A, Zysin Yu A Sov. Phys. Usp. 34 385 (1991)
  3. Сахаров А Д "Взрывомагнитные генераторы" УФН 88 725 (1966); Sakharov A D "Magnetoimplosive generators" Sov. Phys. Usp. 9 294 (1966)
  4. Кормер С Б "Оптические исследования свойств ударно сжатых конденсированных диэлектриков" УФН 94 641 (1968); Kormer S B "Optical study of the characteristics of shock-compressed condensed dielectrics" Sov. Phys. Usp. 11 229 (1968)
  5. Альтшулер Л В, Баканова А А "Электронная структура и сжимаемость металлов при высоких давлениях" УФН 96 193 (1968); Al'tshuler L V, Bakanova A A "Electronic structure and compressibility of metals at high pressures" Sov. Phys. Usp. 11 678 (1969)
  6. Фортов В Е "Динамические методы в физике плазмы" УФН 138 361 (1982); Fortov V E "Dynamic methods in plasma physics" Sov. Phys. Usp. 25 781 (1982)
  7. Анисимов С И, Прохоров А М, Фортов В Е "Применение мощных лазеров для исследования вещества при сверхвысоких давлениях" УФН 142 395 (1984); Anisimov S I, Prokhorov A M, Fortov V E "Application of high-power lasers to study matter at ultrahigh pressures" Sov. Phys. Usp. 27 181 (1984)
  8. Аврорин Е Н, Водолага Б К, Симоненко В А, Фортов В Е "Мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества" УФН 163 (5) 1 (1993); Avrorin E N, Vodolaga B K, Simonenko V A, Fortov V E "Intense shock waves and extreme states of matter" Phys. Usp. 36 337 (1993)
  9. Трунин Р Ф "Ударная сжимаемость конденсированных веществ в мощных ударных волнах подземных ядерных взрывов" УФН 164 1215 (1994); Trunin R F "Shock compressibility of condensed materials in strong shock waves generated by underground nuclear explosions" Phys. Usp. 37 1123 (1994)
  10. Альтшулер Л В, Трунин Р Ф, Крупников К К, Панов Н В "Взрывные лабораторные устройства для исследования сжатия веществ в ударных волнах" УФН 166 575 (1996); Al'tshuler L V, Trunin R F, Krupnikov K K, Panov N V "Explosive laboratory devices for shock wave compression studies" Phys. Usp. 39 539 (1996)
  11. Альтшулер Л В, Зельдович Я Б, Стяжкин Ю М "Исследование изэнтропической сжимаемости и уравнений состояния делящихся материалов" УФН 167 107 (1997); Al'tshuler L V, Zel'dovich Ya B, Styazhkin Yu M "Investigation of isentropic compression and equations of state of fissionable materials" Phys. Usp. 40 101 (1997)
  12. Da Silva L B, Celliers P, Collins G W, Budil K S, Holmes N C, Barbee T W (Jr.), Hammel B A, Kilkenny J D, Wallace R J, Ross M, Cauble R, Ng A, Chiu G "Absolute equation of state measurements on shocked liquid deuterium up to 200 GPa (2 Mbar)" Phys. Rev. Lett. 78 483 (1997)
  13. Фунтиков А И "Взрывные лабораторные устройства для определения динамической сжимаемости пористых веществ в области давлений от 0,1 до 1 ТПа" УФН 167 1119 (1997); Funtikov A I "Explosive laboratory devices for the measurement of the dynamic compressibility of porous substances in the pressure range from 0.1 to 1 TPa" Phys. Usp. 40 1067 (1997)
  14. Atchison W L, Faehl R J, Reinovsky R E "Evaluation of magneto Rayleigh-Taylor mode growth using comparisons of 2D calculations with radiographic data" Digest of Technical Papers. 11th IEEE Intern. Pulsed Power Conf., 1997 (Cat. No. 97CH36127) Vol. 1 (Piscataway, NJ: IEEE, 1997) p. 372
  15. Collins G W, Celliers P, Da Silva L B, Cauble R, Gold D, Foord M, Budil K S, Stewart R, Holmes N C, Ross M, Hammel B A, Kilkenny J D, Wallace R J, Ng A "Equation of state measurements of hydrogen isotopes on Nova" Phys. Plasmas 5 1864 (1998)
  16. Collins G W, Da Silva L B, Celliers P, Gold D M, Foord M E, Wallace R J, Ng A, Weber S V, Budil K S, Cauble R "Measurements of the equation of state of deuterium at the fluid insulator-metal transition" Science 281 1178 (1998)
  17. Альтшулер Л В, Трунин Р Ф, Урлин В Д, Фортов В Е, Фунтиков А И "Развитие в России динамических методов исследований высоких давлений" УФН 169 323 (1999); Al'tshuler L V, Trunin R F, Urlin V D, Fortov V E, Funtikov A I "Development of dynamic high-pressure techniques in Russia" Phys. Usp. 42 261 (1999)
  18. Reinovsky R E "Pulsed power experiments in hydrodynamics and material properties" Digest of Technical Papers. 12th IEEE Intern. Pulsed Power Conf., 1999 Vol. 1 (Cat. No.99CH36358) Vol. 1 (Piscataway, NJ: IEEE, 1999) p. 38
  19. Wood B P, Trainor R J, Keinigs R K "Shock compression experimental capabilities of the Atlas facility" AIP Conf. Proc. 505 1163 (2000)
  20. Reinovsky R E, Trainor R J "Hydrodynamic and material properties experiments using pulsed power techniques" AIP Conf. Proc. 505 1159 (2000)
  21. Hall C A, Asay J R, Trott W M, Knudson M, Fleming K J, Bernard M A, Clark B F, Hauer A, Kyrala G "Aluminum Hugoniot measurements on the Sandia Z accelerator" AIP Conf. Proc. 505 1171 (2000)
  22. Трунин Р Ф "Сжатие конденсированных веществ высокими давлениями ударных волн (лабораторные исследования)" УФН 171 387 (2001); Trunin R F "Shock compression of condensed materials (laboratory studies)" Phys. Usp. 44 371 (2001)
  23. Knudson M D, Hanson D L, Bailey J E, Hall C A, Asay J R, Anderson W W "Equation of state measurements in liquid deuterium to 70 GPa" Phys. Rev. Lett. 87 225501 (2001)
  24. Nellis W J "Shock compression of deuterium near 100 GPa pressures" Phys. Rev. Lett. 89 165502 (2002)
  25. Kerley G I "Equations of state for hydrogen and deuterium" Sandia Report SAND2003-3613, Unlimited Release (Albuquerque, NM: Sandia National Laboratories, 2003)
  26. Il'kaev R I, Fortov V E, Bulannikov A S, Burtsev V V, Golubev V A, Golubkov A N, Davydov N B, Zhernokletov M V, Kirshanov S I, Manachkin S F, Medvedev A B, Mikhaylov A L, Mochalov M A, Orlov V D, Khrustalev V V, Yaroshenko V V "Quasi-isentropic compressibility of gaseous deuterium in pressure range up to 300 GPa" AIP Conf. Proc. 706 73 (2004)
  27. Faehl R J, Anderson B G, Clark D A, Ekdahl C A, Goforth J H, Lindemuth I R, Reinovsky R E, Sheehey P T, Peterson T, Tabaka L J, Chernyshev V K, Mokhov V N, Buzin V N, Burenkov O M, Buyko A M, Vakhrushev V V, Garanin S F, Grinevich B E, Ivanova G G, Demidov V A, Dudoladov V I, Zmushko V V, Kuzyaev A I, Kucherov A I, Lovyagin B M, Nizovtsev P N, Petrukhin A A, Pishurov A I, Sofronov V N, Sokolov S S, Solovyev V P, Startsev A I, Yakubov V B, Gubkov E V "Results of a 100-megaampere liner implosion experiment" IEEE Trans. Plasma Sci. 32 1972 (2004)
  28. Reinovsky R, Anderson W, Atchison W, Bartsch R, Clark D, Ekdahl C, Faehl R , Goforth J, Keinigs R, Lindemuth I, Morgan D, Rodriguez G, Shlachter J, Tasker D "Stability of magnetically imploded liners for high energy density experiments" Proc. of the VIIIth Intern. Conf. on Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics, Tallahassee, Florida, USA, 18 - 23 October 1998 (Ed. H J Schneider-Muntau) (Singapore: World Scientific, 2004) p. 473
  29. Boriskov G V, Bykov A I, Il'kaev R I, Selemir V D, Simakov G V, Trunin R F, Urlin V D, Shuikin A N, Nellis W J "Shock compression of liquid deuterium up to 109 GPa" Phys. Rev. B 71 092104 (2005)
  30. Аврорин Е Н, Симоненко В А, Шибаршов Л И "Физические исследования при ядерных взрывах" УФН 176 449 (2006); Avrorin E N, Simonenko V A, Shibarshov L I "Physics research during nuclear explosions" Phys. Usp. 49 432 (2006)
  31. Симоненко В А "Исследования высокоинтенсивных процессов и экстремальных состояний веществ с помощью ядерных взрывов; некоторые применения результатов" УФН 176 889 (2006); Simonenko V A "Nuclear explosions as a probing tool for high-intensity processes and extreme states of matter: some applications of results" Phys. Usp. 49 861 (2006)
  32. Фортов В Е "Мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества" УФН 177 347 (2007); Fortov V E "Intense shock waves and extreme states of matter" Phys. Usp. 50 333 (2007)
  33. Fortov V E, Il'kaev R I, Arinin V A, Burtzev V V, Golubev V A, Iosilevskiy I L, Khrustalev V V, Mikhailov A L, Mochalov M A, Ternovoi V Ya, Zhernokletov M V "Phase transition in a strongly nonideal deuterium plasma generated by quasi-isentropical compression at megabar pressures" Phys. Rev. Lett. 99 185001 (2007)
  34. Канель Г И, Фортов В Е, Разоренов С В "Ударные волны в физике конденсированного состояния" УФН 177 809 (2007); Kanel G I, Fortov V E, Razorenov S V "Shock waves in condensed-state physics" Phys. Usp. 50 771 (2007)
  35. Buyko A M, Garanin S F, Karmishin D V, Mokhov V N, Sokolova N V, Yakubov V B, Zmushko V V "Analysis of the liner stability in various experiments" IEEE Trans. Plasma Sci. 36 (1) 4 (2008)
  36. Попов Н А, Щербаков В А, Минеев В Н, Зайдель Р М, Фунтиков А И "О термоядерном синтезе при взрыве сферического заряда (проблема газодинамического термоядерного синтеза)" УФН 178 1087 (2008); Popov N A, Shcherbakov V A, Mineev V N, Zaydel' P M, Funtikov A I "Thermonuclear fusion in the explosion of a spherical charge (the problem of a gas-dynamic thermonuclear fusion)" Phys. Usp. 51 1047 (2008)
  37. Buyko A M, Zmushko V V, Atchison W L, Reinovsky R E "Results and prospects of material strength studies on electrophysical facilities based on perturbation growth in liner systems" IEEE Trans. Plasma Sci. 36 (1) 104 (2008)
  38. Фортов В Е, Хоффманн Д, Шарков Б Ю "Интенсивные ионные пучки для генерации экстремальных состояний вещества" УФН 178 113 (2008); Fortov V E, Hoffmann D H H, Sharkov B Yu "Intense ion beams for generating extreme states of matter" Phys. Usp. 51 109 (2008)
  39. Фортов В Е "Экстремальные состояния вещества на Земле и в космосе" УФН 179 653 (2009); Fortov V E "Extreme states of matter on Earth and in space" Phys. Usp. 52 615 (2009)
  40. Буйко А М, Гаранин С Ф, Змушко В В, Калашников В М, Мохов В Н, Соколова Н В, Якубов В Б "Анализ возможностей стабилизации имплозии конденсированных лайнеров" Прикладная 50 (3) 3 (2009); Buiko A M, Garanin S F , Zmushko V V, Kalashnikov V M, Mokhov V N, Sokolova N V, Yakubov V B "On stabilization of implosion of condensed liners" J. Appl. Mech. Tech. Phys. 50 361 (2009)
  41. Трунин Р Ф, Урлин В Д, Медведев А Б "Динамическое сжатие изотопов водорода при мегабарных давлениях" УФН 180 605 (2010); Trunin R F, Urlin V D, Medvedev A B "Dynamic compression of hydrogen isotopes at megabar pressures" Phys. Usp. 53 577 (2010)
  42. Илькаев Р И "О фундаментальных физических исследованиях во Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики" УФН 181 405 (2011); Ilkaev R I "Fundamental physics research at the All-Russian Research Institute of Experimental Physics" Phys. Usp. 54 387 (2011)
  43. Михайлов А Л, Невмержицкий Н В, Раевский В А "Гидродинамические неустойчивости" УФН 181 410 (2011); Mikhailov A L, Nevmerzhitskii N V, Raevskii V A "Hydrodynamic instabilities" Phys. Usp. 54 392 (2011)
  44. Трунин Р Ф "Исследования экстремальных состояний металлов с использованием ударных волн" УФН 181 416 (2011); Trunin R F "Extreme states of metals: investigation using shock wave techniques" Phys. Usp. 54 397 (2011)
  45. Гриневич Б Е, Демидов В А, Ивановский А В, Селемир В Д "Взрывомагнитные генераторы энергии и их применение в научных экспериментах" УФН 181 422 (2011); Grinevich B E, Demidov V A, Ivanovsky A V, Selemir V D "Explosive magnetic generators and their application in scientific experiments" Phys. Usp. 54 403 (2011)
  46. Подурец А М "Импульсные рентгенографические исследования структуры веществ в ударных волнах" УФН 181 427 (2011); Podurets A M "Pulsed X-ray diffraction structure study of shocked materials" Phys. Usp. 54 408 (2011)
  47. Гаранин С Г "Мощные лазеры и их применение в исследованиях физики высоких плотностей энергии" УФН 181 434 (2011); Garanin S G "High-power lasers and their applications in high-energy-density physics studies" Phys. Usp. 54 415 (2011)
  48. Борисков Г В, Быков А И, Долотенко М И, Егоров Н И, Кудасов Ю Б, Платонов В В, Селемир В Д, Таценко О М "Физические исследования в сверхсильных магнитных полях" УФН 181 441 (2011); Boriskov G V, Bykov A I, Dolotenko M I, Egorov N I, Kudasov Yu B, Platonov V V, Selemir V D, Tatsenko O M "Research in ultrahigh magnetic field physics" Phys. Usp. 54 421 (2011)
  49. Мочалов М А, Илькаев Р И, Фортов В Е, Михайлов А Л, Макаров Ю М, Аринин В А, Бликов А О, Баурин А Ю, Комраков В А, Огородников В А, Рыжков А В, Пронин Е А, Юхимчук А А "Измерение квазиизэнтропической сжимаемости гелия и дейтерия при давлениях 1500 - 2000 ГПа" ЖЭТФ 142 696 (2012); Mochalov M A, Il'kaev R I , Fortov V E, Mikhailov A L, Makarov Yu M, ArinV A, Blikov A O, BaurA Yu, Komrakov V A, Ogorodnikov V A, Ryzhkov A V, Pronin E A, Yukhimchuk A A "Measurement of quasi-isentropic compressibility of helium and deuterium at pressures of 1500 - 2000 GPa" J. Exp. Theor. Phys. 115 614 (2012)
  50. Фортов В Е, Ломоносов И В "Я.Б. Зельдович и проблемы уравнений состояния вещества в экстремальных условиях" УФН 184 231 (2014); Fortov V E, Lomonosov I V "Ya.B. Zeldovich and equation of state problems for matter under extreme conditions" Phys. Usp. 57 219 (2014)
  51. Буйко А М, Гаранин С Ф, Глыбин А М, Гриневич Б Е, Дудай П В, Зименков А А, Змушко В В, Иванова Г Г, Ивановский А В, Краев А И, Мамышев В И, Морозова И В, Скобелев А Н, Якубов В Б "Уточнение параметров устройства для разгона лайнера до 20 км/с" Прикладная механика и техническая физика 56 (1) 116 (2015); Buyko A M, Garanin S F, Glybin A M, Grinevich B E, Dudai P V, Zimenkov A A, Zmushko V V, Ivanova G G, Ivanovsky A V, Kraev A I, Mamyshev V I, Morozova I V, Skobelev A N, Yakubov V B "Testing and revision of the parameters of a system for liner driving to 20 km/s" J. Appl. Mech. Tech. Phys. 56 96 (2015)
  52. Buyko A M, Garanin S F "Simulations of the interaction of high-velocity condensed matter liners with walls" IEEE Trans. Plasma Sci. 45 2701 (2017)
  53. Мочалов М А, Илькаев Р И, Фортов В Е, Михайлов А Л, Бликов А О, Огородников В А, Грязнов В К, Иосилевский И Л "Квазиизэнтропическая сжимаемость сильнонеидеальной плазмы дейтерия при давлениях до 5500 ГПа: эффекты неидеальности и вырождения" ЖЭТФ 151 592 (2017); Mochalov M A, Il'kaev R I, Fortov V E, Mikhailov A L, Blikov A O, Ogorodnikov V A, Gryaznov V K, Iosilevskii I L "Quasi-isentropic compressibility of a strongly nonideal deuterium plasma at pressures of up to 5500 GPa: Nonideality and degeneracy effects" J. Exp. Theor. Phys. 124 505 (2017)
  54. Гаранин С Ф, Буйко А М, Якубов В Б "Неустойчивость Рэлея - Тейлора высокоскоростных конденсированных лайнеров" Прикладная механика и техническая физика 58 (5) 26 (2017); Garanin S F, Buyko A M, Yakubov V B "Rayleigh-Taylor instability of high-velocity condensed-matter liners" J. Appl. Mech. Tech. Phys. 58 779 (2017)
  55. Buyko A M "Some promises of magnetic implosion of high-velocity liners in the ALT-3 driver" IEEE Trans. Plasma Sci. 46 3512 (2018)
  56. Buyko A M, Ivanova G G, Morozova I V "Simulations of ALT-like explosive magnetic devices for ramp compression of materials by magnetically imploded liners" Matter Radiat. Extremes 5 047402 (2020)
  57. Фортов В Е, Илькаев Р И, Рыкованов Г Н, Селемир В Д, Шарков Б Ю "Взрывы, мощные ударные волны и экстремальные состояния вещества" Вестн. РАН 91 422 (2021); Fortov V E , Il'kaev R I, Rykovanov G N, Selemir V D, Sharkov B Yu "Explosions, powerful shock waves, and extreme states of matter" Her. Russ. Acad. Sci. 91 239 (2021)
  58. Nikolaev D N, Kulish M I, Dudin S V, Mintsev V B, Lomonosov I V, Fortov V E "Measurement of dense plasma temperature of the shock-compressed silicon" Contrib. Plasma Phys. e202100113 (2021)
  59. Мочалов М А, Илькаев Р И, Фортов В Е, Ерунов С В, Аринин В А, Бликов А О, Комраков В А, Максимкин И П, Огородников В А, Рыжков А В, Грязнов В К, Иосилевский И Л, Левашов П Р, Лавриненко Я С, Морозов И В, Минаков Д Г, Парамонов М А, Шутов А В "Сжимаемость неидеальной плазмы дейтерия и гелия до 20 ТПа" ЖЭТФ 160 735 (2021); Mochalov M A, Il'kaev R I, Fortov V E, Erunov S V, Arinin V A, Blikov A O, Komrakov V A, Maksimkin I P, Ogorodnikov V A, Ryzhkov A V, Gryaznov V K, Iosilevskii I L, Levashov P R, Lavrinenko Ya S, Morozov I V, Minakov D G, Paramonov M A, Shutov A V J. Exp. Theor. Phys. 133 (5) (2021), in press

© Успехи физических наук, 1918–2022
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение