橋絲直徑與藥劑粒度匹配對點火器發(fā)火閾值的影響

于忠海，曹維國

（中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900）

爆破閥是目前最先進(jìn)的三代核電站的獨(dú)有安全閥，是第三代核電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]。爆破單元是爆破閥的核心部件，點火器是爆破單元中直接接收閥門開啟信號的裝置，是爆破閥的關(guān)鍵器件之一。目前在國內(nèi)的核電站設(shè)計中還未使用過爆破閥，要實現(xiàn)其國產(chǎn)化，首先必須確定爆破閥用點火器的技術(shù)條件。

爆破閥用點火器是一種橋絲式電火工品，隨著彈藥技術(shù)的發(fā)展，橋絲式電火工品在武器、航空航天、工程爆破等領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛[2]。在橋絲式電火工品各參數(shù)對其發(fā)火性能的影響方面的研究主要是通過建立橋絲電火工品的發(fā)火模型進(jìn)行理論分析[3-6]；另外，馮國榮[7]通過試驗對比了不同直徑橋絲的發(fā)火閾值，但是試驗時作者并沒有固定橋絲電阻，造成試驗結(jié)果一定程度上受電阻的影響較大。本文通過將兩種不同直徑的橋絲與兩種不同粒度的B/KNO3點火藥組成三種點火器，采用D-最優(yōu)化法[8]分別測試其發(fā)火閾值，根據(jù)試驗結(jié)果分析橋絲直徑和藥劑粒度匹配對爆破閥用點火器發(fā)火閾值的影響。

1 試驗

1.1 試驗樣品

爆破閥用點火器，包括基座、插針、絕緣體、裝藥座、第I 級裝藥、第II 級裝藥和封裝殼。橋絲材料為Ni-Cr，橋絲直徑選擇0.06mm和0.07mm 兩種，藥劑選擇60 目和150 目兩種B/KNO3點火藥，裝藥方式采用兩級壓裝方式，裝藥密度為1.6g·cm-3，橋絲和藥劑的組合方式如表1 所示，點火器的電阻為0.9~1.1Ω。

1.2 試驗結(jié)果及分析

將 60 目、150 目 的 B/KNO3點 火 藥 與Φ0.07mm、Φ0.06mm 直徑的Ni-Cr 橋絲裝配成三組不同的點火器，如表1 所示。采用Neyer D-最優(yōu)化對三組點火器進(jìn)行發(fā)火閾值試驗，試驗測得的發(fā)火閾值和標(biāo)準(zhǔn)偏差如表1 所示。假設(shè)爆破閥用點火器的發(fā)火電流服從正態(tài)分布，計算其全發(fā)火電流，如表1 所示。

將表1 中的1#組和2#組的試驗結(jié)果進(jìn)行對比可知，裝藥60 目B/KNO3的點火器的發(fā)火閾值（3.32A）較裝藥150 目B/KNO3的點火器的發(fā)火閾值（3.12A）高0.2A，但是兩者的全發(fā)火電流只有0.062A 的差別。考慮試驗樣本量和試驗方法的誤差對試驗結(jié)果的影響，1#組和2#組爆破閥用點火器全發(fā)火電流的差別可以忽略不計。由上述分析可知，恒流激勵時，藥劑粒度與爆破閥用點火器發(fā)火閾值呈微弱的反比例關(guān)系。

表1 爆破閥用點火器發(fā)火閾值

將表1 中2#組與3#組的試驗結(jié)果進(jìn)行對比可知，橋絲直徑為0.07mm 的點火器的發(fā)火閾值（3.32A）較橋絲直徑為0.06mm 的點火器的發(fā)火閾值（2.67A）高0.65A，兩者的全發(fā)火電流相差0.6A。即恒流激勵時，橋絲直徑越細(xì)，爆破閥用點火器的發(fā)火閾值越低；橋絲直徑對點火器發(fā)火閾值的影響比藥劑粒度對發(fā)火閾值的影響更為明顯。因此在進(jìn)行爆破閥用點火器設(shè)計時，可以通過調(diào)整橋絲直徑與藥劑粒度的匹配進(jìn)而對點火器的發(fā)火閾值進(jìn)行調(diào)整。

2 結(jié)論

通過對不同直徑橋絲和不同粒度藥劑匹配的爆破閥用點火器進(jìn)行發(fā)火閾值試驗，得出如下結(jié)論：

1）橋絲直徑一定時，藥劑粒度越小，點火器的發(fā)火閾值越高；藥劑粒度一定時，橋絲直徑越小，點火器發(fā)火閾值越低；2）橋絲直徑的變化對點火器發(fā)火閾值的影響相對于藥劑粒度變化對發(fā)火閾值的影響更為明顯。