Александр Прищепенко - ШЕЛЕСТ ГРАНАТЫ

Рис. 5.36. Общий вид и схема ферромагнитного генератора частоты (ФМГЧ)

«Выбить» из постоянного магнита запасенную энергию можно, разрушив его упорядоченную структуру, например при нагреве до температуры, превышающей точку Кюри. Для этого вполне подходит мощная ударная волна. Освобожденное волной поле наводит ЭДС в обмотке I, окружающей магнит 2, подобно тому, как это имеет место в ФМГ. А если направление поля внутри магнита поменять на обратное? Тогда состояние вещества за фронтом ударной волны станет существенно неравновесным и вместо «подкачки» энергии оно будет ее излучать. Так и происходит, потому что к обмотке подключен конденсатор 3 и колебания в высокодобротном контуре приводят к смене полярности тока. Но излучение может и не «выйти», а превратиться в бесполезное тепло, если проводимость ферромагнетика высока, как у пластин ФМГ. Магниты, изготовленные по «порошковой» технологии, такие как FeNdB, проводят плохо и «выпускают» поле из примерно сантиметрового слоя. Поделив размер деполяризуемого структурного элемента (микроны) на скорость ударной волны 5 км/с), получим грубую оценку характерного времени элементарного акта излучения, а значит, и длины волны – дециметр. Спектр излучения меняется с каждой последующей «излучательной» полуволной (рис. 5.37). Конечно, ФМГЧ не может выдать больше того, что «имеет»: ударная волна служит лишь спусковым механизмом, а в излучение преобразуется небольшая часть содержащейся в постоянном магните энергии. Мощность и энергия РЧЭМИ, генерируемого ФМГЧ были почти на три порядка меньше, чем у источников с кумуляцией магнитного поля 25*.

25* На конференции по сверхсильным магнитным полям «Мегагаусс-7» сообщалось о веществах с гигантской магнитострикцией (TbFe2 , УСо5› РгСо5 и других) и огромной индукцией насыщения (10-20 Тл), плотность магнитной энергии в которых близка к плотности химической энергии в обычной взрывчатке. Если удастся «извлечь» эту магнитную энергию, скачок удельных характеристик устройств типа ФМГЧ будет поистине революционен: последние оставят далеко позади излучатели на основе компрессии магнитного поля

Рис. 5.37. Спектр излучения ФМГЧ

Задания военных на разработку ФМГЧ не было, но не покидало предчувствие, что эта идея не пропадет всуе.

В классе уже довольно долго разрабатывавшихся ударно- волновых излучателей в тот год произошла смена поколений: 9 сентября на полигоне ЦФТИ была впервые испытана сборка Е-35 (рис. 5.38) – ударно-волновой излучатель, сферический -УВИС.

В УВИС заряд взрывчатого вещества с рабочим телом 1 размещается внутри детонационного распределителя 2 – шарового слоя из поликарбоната – уменьшенной копии важной детали ядерного заряда. Плотность точек инициирования на заряде УВИС больше, чем на поверхности ядерного заряда, поскольку диаметр излучателя намного меньше, чем плутониевой сборки. Поэтому разводку в УВИС иногда делают «двухэтажной» – верхний «этаж», с меньшим числом точек инициирования, размещается над основной разводкой и возбуждает детонацию в узловых точках последней, а та – в заряде. Внутри шарового слоя мощного взрывчатого состава на основе окто- гена устанавливается шар, выточенный из монокристалла.

Вокруг шара собирается магнитная система. В ее основе – два постоянных магнита, от которых к монокристаллу идут два усеченных конуса 3 из магнитно-мягкой стали, «собирающие» поле постоянных магнитов в область, занятую рабочим телом. Сохранению потока, создаваемого магнитами, служат и магнитопроводы 4. Кристалл устанавливается в центре системы так, чтобы его главная ось совпадала с направлением магнитного поля, иначе различия в свойствах вдоль других осей могут нарушить симметрию сжатия.

Но вот устройство собрано. Сработал детонатор. Со скоростью около 8 км/с огоньки детонации, многократно разветвляясь, разбегаются по каналам, одновременно ныряют в десятки отверстий и инициируют сферическую детонацию с давлением в полмиллиона атмосфер. Достигнув поверхности шара из иодида цезия, волна детонации формирует в нем ударную волну. Причем, поскольку импеданс монокристалла больше, чем у газов взрыва, давление на его поверхности увеличивается, превышая миллион атмосфер. Сферическая ударная волна мчится к центру со скоростью более 10 км/с, сжимая магнитное поле и оставляя за собой уже не монокристалл, а проводящую как металл жидкую мешанину из плазмы йода и цезия. В конечной фазе отношение размера области сжатия к начальному значению радиуса монокристалла – менее одной тысячной. Энергия магнитного поля могла бы возрасти при этом в триллион (миллион миллионов) раз! Впрочем, вспомним, что сжата-то лишь мизерная часть поля, а остальное – «выброшено» за фронт ударной волны, как это происходит и в ЦУВИ.

Рис. 5.38. Ударно-волновой излучатель, сферический (УВИС)

Если заряд собран правильно, то ударная волна, сойдясь в гочку и отразившись, устремится обратно; скачком и очень существен но изменится магнитный момент области сжатия, что и приведет к генерации импульсного потока РЧЭМИ. За доли наносекунды поле меняется, конечно же, не по закону синуса с периодом равным времени сжатия- разрежения, а более резко, и это значит, что в функции, описывающей его изменение, существенны вклады многих частот (рис. 5.39). УВИС превосходит своего предшественника – ЦУВИ – в простоте и надежности. Но стоимость его (в основном – из-за сложного детонационного распределителя) также – из ряда вон.

…Люди на полигоне ЦФТИ служили душевные, а некоторые, как говаривал товарищ Сухов из «Белого солнца пустыни» – с огоньком. Одним из таких был энтузиаст-подполковник, писавший кандидатскую диссертацию по взрывным технологиям. Он с интересом рассматривал незнакомые ему изделия и вообще все, что было доставлено на полигон. В восторг его привела эластичная взрывчатка – листы различной толщины, вплоть до полумиллиметровой. Вожделение его было настолько искренним, что просто невозможно было не пообещать «подарить» остаток после окончания работ. Приезжие из Москвы стали частыми и желанными гостями в семье подполковника, где вечерами за рюмкой чая текли неспешные беседы на научные темы. В полном нашем распоряжении была и его белая «Волга» – узнав о том, что у кого-то возникла нужда позвонить из штаба по телефону или купить что-нибудь в городке, подполковник сам подкатывал к испытательной площадке или посылал в качестве водителя своего сына. Такое внимание ставило в неудобное положение и гости старались не злоупотреблять им.