炸药化学爆炸环境中模拟钚气溶胶源项实验研究

采用高密封爆炸容器为实验平台,以银、钨、锡、铈、钒5种金属为钚的替代材料,开展爆轰加载条件下金属材料气溶胶源项实验,对炸药化学爆炸事故条件下钚气溶胶源项开展实验模拟研究。利用8级冲击式气溶胶采样器对金属气溶胶进行间隔采样,采用电感耦合等离子体质谱分析方法对空气动力学直径10μm以下的5种金属气溶胶源项分布进行分析,并与美国钚气溶胶外场扩散实验结果进行对比。研究结果表明：金属银在实验室条件下可实现对钚气溶胶源项的模拟,其归一化积累质量分布与钚材料具有较高的一致性,其他4种材料均与钚差距较大。进一步对银气溶胶进行时间间隔采样,并通过能谱分析及扫描电镜等表征手段研究了银气溶胶源项随时间的演化特性。结果表明：爆轰后初次采样时,1.1~2.1μm粒径范围的银气溶胶含量最高;二次采样时,银气溶胶发生了显著的凝并和沉降。

爆轰加载下银气溶胶源项实验研究

为研究钚气溶胶生成规律及源项分布,提出了一种密封环境下的金属气溶胶源项实验方法,利用爆炸容器及气溶胶采样器等实验设备,开展了钚替代材料银的气溶胶源项生成实验,分析了空气动力学直径小于10μm的银气溶胶源项分布特性,并与外场扩散试验中钚气溶胶数据进行了对比。进一步采用不同炸药及加载装置,对相同银片样品进行加载实验,研究了加载峰值压力对银气溶胶源项分布的影响。研究结果表明,金属银可作为替代材料研究爆轰加载条件下钚气溶胶的源项参数,在一定实验条件下,二者归一化积累质量分布具有较高的一致性;爆轰加载产生的银气溶胶中,较小粒径气溶胶质量含量较高。气溶胶总量与加载峰值压力呈二次函数分布,当峰值压力超过某个临界值时,气溶胶总量将达到极值;此外,通过对同发次实验的3次不同采样数据进行分析,发现了较明显的气溶胶凝并和沉降现象。