Выпуск 14/2009

Научно-исследовательское издание «Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ»

ISBN 978-5-9515-0127-1

РАЗДЕЛ 1. ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

УДК 532.517+519.63
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ УДАРНЫХ ВОЛН И ТУРБУЛЕНТНОСТИ* / В.И. Козлов
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Показано, что в модели Никифорова значение скорости диссипации энергии турбулентности за фронтом конечно-разностной ударной волны растет обратно пропорционально ширине ударного перехода, в то время как значения всех остальных турбулентных величин от сетки практически не зависят. Для достаточно подробных сеток это приводит к полному подавлению турбулентности за ударной волной. Предложена модификация модели, устраняющая этот дефект и обеспечивающая хорошее согласие с экспериментом.

Работа докладывалась на VIII Харитоновских чтениях по проблемам физики высоких плотностей энергии (Саров, 21–24 марта 2006 г.) и на X Международном семинаре по физике турбулентного перемешивания сжимаемых сред (Париж, 17–21 июля 2006 г.).

УДК 532.517.4+519.63
МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТУРБУЛЕНТНЫХ ТЕЧЕНИЙ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ МОДЕЛИ НИКИФОРОВА* / В. И. Козлов, И. В. Сапожников
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Описана модификация модели Никифорова, в которой изменение скорости диссипации энергии турбулентности в ударном переходе определяется изменением продольного масштаба турбулентности в предположении вмороженности турбулентных вихрей в вещество. Этим обеспечиваются как сходимость разностного решения, так и хорошее согласие с экспериментом. Для корреляций, описывающих турбулентную диффузию и обмен энергией между продольными и поперечными пульсациями скорости, предложены новые выражения, в которых обеспечивается предельный переход к случаю бесконечно малых пульсаций плотности. Для инициализации счета турбулентности предложен алгоритм, основанный на анализе поведения возмущения контактной границы.

Работа докладывалась на VIII Харитоновских чтениях по проблемам физики высоких плотностей энергии (Саров, 21–24 марта 2006 г.) и на X Международном семинаре по физике турбулентного перемешивания сжимаемых сред (Париж, 17–21 июля 2006 г.).

УДК 519.6
О ВОЗМОЖНОСТИ КУМУЛЯТИВНОГО ХАРАКТЕРА РАЗВИТИЯ НАЧАЛЬНОГО ВОЗМУЩЕНИЯ СВОБОДНОЙ ГРАНИЦЫ КОНДЕНСИРОВАННОГО ВЕЩЕСТВА ПРИ ВЫХОДЕ НА НЕЕ УДАРНОЙ ВОЛНЫ / С. М. Бахрах, Г. Б. Красовский,С. Е. Куратов, А. Е. Левушов, Е. Е. Мешков, И. Ю. Мышкина,О. В. Ольхов, А. А. Половников, Е. А. Половников
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Расчетно-теоретически и экспериментально показано, что при выходе УВ на искривленную поверхность конденсированного материала поверхность становится неустойчивой, причем развитие неустойчивости может иметь характер кумулятивного струеобразования. Проанализированы основные закономерности, определяющие характеристики образующейся кумулятивной неустойчивости. Теоретически исследовано влияние на развитие процессов кумуляции со свободной искривленной поверхности стабилизирующих факторов.

УДК 519.642.2:532.529:541.182.2/3
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЧИСЛЕННЫЕ МОДЕЛИ КИНЕТИКИ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТИЦ В СИСТЕМАХ С ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ ДИСПЕРСНОЙ СРЕДОЙ. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ЧАСТИЦ В СМЕШАННЫХ ОБЛАКАХ / В. Н. Пискунов, А. М. Петров, А. И. Голубев
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Разработаны численные и теоретические модели кинетики формирования капель и ледяных частиц в смешанных облаках. Наряду с кинетическими уравнениями в модели используются уравнения массового и теплового баланса, принимается во внимание разница в скоростях конденсации пара над водой и льдом, используются реальные скорости конденсационного и коагуляционного роста, учитываются процессы спонтанного промерзания капель. На основе разработанной численной модели проведены расчеты для процессов формирования осадков в условиях эксперимента, проведенного в штате Монтана 19.07.1981 г.

РАЗДЕЛ 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

УДК 662.215.5
МОДЕЛЬ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВВ С УЧЕТОМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УДАРНОГО НАГРУЖЕНИЯ И РАЗГРУЗКИ. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ / В. Г. Морозов, И. И. Карпенко, Л. В. Дмитриева, Н. В. Корепова, С. Ю. Суслова, С. С. Соколов, Б. Н. Шамраев, Т. Л. Гребенникова, С. М. Бахрах, Н. А. Володина, М. О. Ширшова, В. Б. Титова
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Рассматривается современное состояние феноменологической модели кинетики детонации твердых гетерогенных ВВ. Модель позволяет учитывать влияние предварительной нагрузки и разгрузки на ударно-волновую чувствительность ВВ. Модель калибруется и верифицируется на большом числе специальных газодинамических и рентгенографических экспериментов, что позволяет использовать ее предсказательную способность в широком диапазоне ударно-волновых воздействий.

УДК 519.673
СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СМЕШАННЫХ ЯЧЕЕК В ЛАГРАНЖЕВОЙ ГАЗОДИНАМИКЕ / Е. А. Гончаров, В. Ю. Колобянин, В. В. Садчиков, Ю. В. Янилкин
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Рассматриваются методы расчета термодинамического состояния смешанных ячеек в лагранжевой газовой динамике, отличающиеся замыкающими соотношениями. Приводятся результаты расчетов нескольких задач, позволяющих сравнивать методы по эффективности и точности. Показано, что каждый из рассмотренных методов имеет свою область применения и выбор того или иного метода диктуется решаемыми физическими задачами.

УДК 519.6
ТРЕХМЕРНАЯ ЛАГРАНЖЕВА МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕЧЕНИЙ ПЛАЗМЫ В АТМОСФЕРЕ / В. А. Жмайло, А. И. Панов, И. В. Соболев, С. С. Соколов
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Представлены физическая модель, описывающая течения плазмы в атмосфере на больших высотах, и трехмерная численная методика, реализующая эту модель. Приведены результаты расчета опыта "Морская звезда".

УДК 519.6
МЕТОДИКА ТИМ-2D ДЛЯ РАСЧЕТА ЗАДАЧ МЕХАНИКИ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ НА НЕРЕГУЛЯРНЫХ МНОГОУГОЛЬНЫХ СЕТКАХ С ПРОИЗВОЛЬНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ СВЯЗЕЙ В УЗЛАХ / С. С. Соколов, А. А. Воропинов, И. Г. Новиков, А. И. Панов, И. В. Соболев, А. А. Пушкарев
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Рассматривается методика TИM-2D, предназначенная для расчета двумерных задач механики сплошных сред на многоугольных нерегулярных лагранжевых сетках. Она позволяет проводить расчеты на сетках с произвольным количеством связей в узлах (количество примыкающих ячеек и ребер). Методика предназначена также для расчета задач газодинамики, нестационарной упругопластичности и теплопроводности.

РАЗДЕЛ 3. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА, ФИЗИКА ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ

УДК 539.1.0.74.827; 621.039.51
МЕТОДИКА ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ АПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСНЫХ РЕАКТОРОВ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ АКТИВНОЙ ЗОНОЙ / А. А. Девяткин, В. Ф. Колесов, В. Х. Хоружий, М. В. Мочкаев, А. В. Арапов, В. А. Борисенок, В. А. Брагунец, В. И. Романов, М. Ю. Каргина
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Во время импульса делений на мгновенных нейтронах каждый тепловыделяющий элемент в АЗ импульсного реактора приходит в колебательное движение со своей собственной частотой и в процессе смещений вносит свой вклад в изменение реактивности системы. Это, в свою очередь, приводит к изменению плотности потока нейтронного излучения вне АЗ. Экспериментами и расчетами доказаны следующие положения: спектр колебаний мощности реактора в медленной части импульса делений непосредственно связан со спектром механических колебаний ТЭ; спектр механических колебаний изменяется при появлении в ТЭ дефектов (трещин).
Методика заключается в регистрации зависимости мощности реактора от времени в каждом импульсе делений, определении спектральных характеристик колебаний мощности в его медленной части и последующем сравнении полученных спектральных характеристик с расчетными моделями и спектральными характеристиками колебаний мощности в медленной части импульса, зарегистрированными для исходного (все ТЭ не имеют дефектов) состояния АЗ. Критерием целостности ТЭ является совпадение эксплуатационных спектральных характеристик со спектральными характеристиками исходного состояния АЗ.

УДК 539.172.4
НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕДПОЛАГАЕМОГО ИЗОМЕРА ^232MPA / Э. Ф. Фомушкин, М. Ф. Андреев, С. Н. Абрамович
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Для изучения делительных характеристик протактиния-232 исследуемый изотоп нарабатывался в реакции ²³²Тh (p, n) при энергии протонов Е_р ~ 11,5 МэВ. Количество ядер протактиния-232 в слое определялось методами γ-спектрометрии. При облучении слоя тепловыми и резонансными нейтронами в выходах осколков деления были обнаружены короткоживущие компоненты с периодом полураспада ~ 6 ч. Вся совокупность экспериментальных данных может быть объяснена тем, что при бомбардировке тория-232 ускоренными протонами ядра протактиния-232 образуются в изомерном состоянии с периодом полураспада Т_1/2 ~ 2,3 ч. Изомер ^232mРа примерно с одинаковой вероятностью распадается изомерным переходом в основное состояние ²³²Ра и в результате σ-распада в изотоп ²²⁸Ас (Т_1/2 = 6,15 ч).
По результатам анализа получена оценка сечения деления ²²⁸Ас тепловыми нейтронами.

УДК 539.1.074.8+539.1.074.23+539.12-164
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДИСКРИМИНАЦИИ γ-ФОНА В НЕЙТРОННОМ СПЕКТРОМЕТРЕ С ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫМ СЧЕТЧИКОМ ПРОТОНОВ ОТДАЧИ / Ю. И. Виноградов, О. П. Вихлянцев, А. В. Курякин, А. М. Швецов
ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Исследована возможность расширения диапазона измерения нейтронного спектрометра с пропорциональным счетчиком протонов отдачи в область низких энергий при работе в полях смешанного n-, γ-излучения за счет разделения импульсов от протонов отдачи и электронов, индуцированных γ-излучением. С помощью цифрового осциллографа получен массив данных о форме импульсов счетчика при его облучении в поле смешанного n-, γ-излучения (²⁵²Cf) и в поле γ-квантов (комплект СОСГИ-М). В результате обработки полученных данных показано, что существует возможность различения импульсов от протонов отдачи и электронов. При этом для источника ²⁵²Cf нижняя граница рабочего диапазона нейтронного спектрометра может быть понижена до ~ 80 кэВ.

УДК 539.124.6

РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МИКРОТВЭЛОВ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА ИЯР БИГР* / В. А. Устиненко, В. Н. Богданов, В. В. Горбунов, Г. Г. Иванова, В. Ф. Колесов, М. И. Кувшинов, А. К. Лычагин, В. В. Сажнов, А. В. Синицын, В. Н. Софронов, Н. А. Тесаловский, А. А. Тюпанов ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», г. Саров

Представлены предварительные результаты расчетно-теоретического и экспериментального методов определения температуры микротвэлов в импульсных облучениях на ИЯР БИГР. Численное моделирование экспериментов с микротвэлами на исследовательском реакторе БИГР проводилось по программе CAFR. Экспериментальное измерение температуры поверхности образцов в ходе облучения проводилось бесконтактным пирометрическим методом. Получено хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных.

* Впервые статья опубликована в журнале "ВАНТ. Сер. Физика ядерных реакторов". 2006. Вып. 2.