Quasi-Isentropic Compression of Gaseous Helium and Deuterium in Spherical Structures at Terapascal Pressures

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of four experiments on studying preliminarily statically compressed gaseous helium and deuterium during their subsequent compression in explosive spherical cascade structures providing quasi-isentropic gas compression are presented. For helium, the following parameters were achieved: in one experiment, the compression pressure is Pmean ≈ 4.9 TPa at a density ρmax ≈ 6.4 g/cm3 and the compression ratio is δ = ρ/ρ0 ≈ 320; in another experiment, Pmean ≈ 10.9 TPa, ρmax ≈ 10.3 g/cm3, and δ ≈ 470. For deuterium, these parameters are Pmean ≈ 3.4 TPa, ρmax ≈ 6.0 g/cm3, and δ ≈ 162 in one experiment and Pmean ≈ 13.3 TPa, ρmax ≈ 11.4 g/cm3, and δ ≈ 520 in another experiment. The gas density was determined by an X-ray method using the position of the boundaries of the steel shells compressing a gas. The experiments are simulated with a one-dimensional gasdynamic software package, in which the Kopyshev–Khrustalev equations of state are used for the gases under study. The pressures are determined using calculations, in which the dynamics of gas compression is satisfactorily simulated for the entire set of experiments.

About the authors

M. V Zhernokletov

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

S. F Manachkin

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

N. B Davydov

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

V. A Raevskiy

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

A. O Blikov

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

K. N Panov

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

A. V Ryzhkov

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

V. A Arinin

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

B. I Tkachenko

Russian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)

Author for correspondence.
Email: postmaster@ifv.vniief.ru
607188, Sarov, Nizhny Novgorod oblast, Russia

References

  1. W. Ebeling, A. Forster, V. Fortov et al., Thermophysical Properties of Hot Dense Plasmas, Teubner, Stuttgart-Leipzig (1991).
  2. В. Е. Фортов, Физика высоких плотностей энергии, Физматлит Москва, (2013).
  3. V. E. Fortov, Extreme States of Matter on Earth and in the Cosmos, Springer-Verlag, Berlin (2011).
  4. Ф. В. Григорьев, С. Б. Кормер, О. Л. Михайлова и др., Письма в ЖЭТФ 16, 286 (1972).
  5. Р. Ф. Трунин, Г. В. Борисков, А. И. Быков и др., ЖЭТФ 76, 90 (2006).
  6. С. К. Гришечкин, С. К. Груздев, В. К. Грязнов и др., Письма в ЖЭТФ 80, 452 (2004).
  7. М. А. Мочалов, Диссертация на соискание степени доктора физ. мат. наук, РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров (2008).
  8. М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др., ЖЭТФ 151, 592 (2017).
  9. Г. В. Борисков, А. И. Быков, Н. И. Егоров, М. В. Жерноклетов и др., ЖЭТФ 157, 221 (2020).
  10. М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др., Письма в ЖЭТФ 92, 336 (2010).
  11. М. В. Жерноклетов, В. А. Раевский, С. Ф. Маначкин и др., ФГВ 54(5), 3 (2018).
  12. М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов, и др., Письма в ЖЭТФ 108, 692 (2018).
  13. Yu. P. Kuropatkin, V. D. Mironenko, V. N. Suvorov, and A. A. Volkov, in The 11th IEEE Pilsed Power Conference, Digest of the Technical Papers, ed. by G. Cooperstein, and I. Vikovitsky, Vol. 2, p. 1663 (1997).
  14. В. Ф. Басманов, В. С. Гордеев, А. В. Гришин и др.,Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ 20, 172 (2015).
  15. V. A. Arinin and B. I. Tkachenkо, Pattern Recognition and Image Analysis 19, 63 (2009).
  16. A. Michels, W. De Graa, T. Wassenaar et al., Physica 25, 25 (1959).
  17. В. В. Сычев, А. А. Вассерман, Г. А. Спиридонов, В. А. Цымарный, Термодинамические свойства гелия, ГСССД, Изд-во стандартов, Москва (1984).
  18. Н. Ф. Гаврилов, Г. Г. Иванова, В. И. Селин, В. Н. Софронов, ВАНТ, сер. Методики и программы численного решения задач математической физики, вып. 3, 11 (1982).
  19. Б. Л. Глушак, Л. Ф. Гударенко, Ю. М. Стяжкин, ВАНТ, сер. Математическое моделирование физических процессов, вып. 2, 57 (1991).
  20. Б. Л. Глушак, О. Н. Игнатова, С. С. Надежин, В. А. Раевский, ВАНТ, сер. Математическое моделирование физических процессов, вып. 2, 25 (2012).
  21. В. Н. Зубарев, А. А. Евстигнеев, ФГВ 20, 114 (1984).
  22. В. П. Копышев, В. В. Хрусталев, ПМТФ 21, 122 (1980).
  23. В. П. Копышев, ПМТФ 12, 119 (1971).
  24. W. G. Hoover, M. Ross, K. W. Johnson, et al., J. Chem. Phys. 52, 4931 (1970).
  25. W. G. Hoover, S. G. Gray, and K. W. Johnson, J. Chem. Phys. 55, 1128 (1971).
  26. М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др. ЖЭТФ 160, 735 (2021).
  27. М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др. ЖЭТФ 152, 1113, (2017).
  28. S. I. Blinnikov, R. I. Ilkaev, M. A. Mochalov et al., Phys. Rev. E 99, 033102 (2019).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences