2020-01-31 12:04:00

/

РИА "Сибирь"

/

Новосибирск

Новосибирские и алтайские ученые улучшают свойства ракетного топлива облучением

Ученые Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и специалисты федерального научно-производственного центра "Алтай" провели на промышленном ускорителе ИЛУ-6 серию экспериментов по радиационно-химической модификации полимера, который выполняет функцию связующего агента между различными компонентами в твердотопливных ракетных двигателях. Исследования показали, что радиационная обработка сокращает время вулканизации (склеивания) нужного полимера на 30%.  Это свойство может не только ускорить производство ракетного топлива, но и сделает его более безопасным. Результаты опубликованы в журнале "Химия в интересах устойчивого развития". 

"При производстве ракетного топлива полимеры используются в качестве связующего вещества. Твердотопливные ракетные двигатели почти как булочки с изюмом, - объясняет главный научный сотрудник, заведующий лабораторией Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, доктор химических наук Борис Толочко. - Только в качестве теста у нас полимер, а вместо изюма - взрывчатка, которая работает в качестве горючего, и другие компоненты топлива. Как жидкое тесто заливают в формы для выпечки, так и растворенный полимер заливают в специальные формы вместе с частицами взрывчатки и другим “изюмом” микроскопических размеров. Далее запускается процесс вулканизации ("сшивки") полимера, который длится десятки дней. Для этого используются специальные вещества-инициаторы, и высокая температура".

По словам ученого, при изготовлении ракетного топлива принципиально важно распределить частицы взрывчатки равномерно по всему объему материала. Однако за время вулканизации компоненты могут расслоиться или, наоборот, осесть, в результате чего характеристики топлива резко ухудшаются.

Исследователи во главе с заведующим лабораторией научно-производственного центра "Алтай", кандидатом технических наук Петром Калмыковым провели серию экспериментов по облучению образцов полимера на промышленном ускорителе ИЛУ-6 в Институте ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН.

"Воздействие излучения приводит к разрывам внутримолекулярных связей в полимере, - комментирует Борис Толочко. - Поэтому мы фактически получаем уже не молекулы, а радикалы со свободными связями, которые активно вступают в реакцию и успешно "сшиваются" ("склеиваются") между собой".

Ученые установили, что заранее облученные полимеры вулканизируются на 30% быстрее. Теоретически этот процесс можно ускорить еще больше. Для этого достаточно увеличить дозу облучения, что приведет к увеличению разрывов внутримолекулярных связей и увеличению концентрации радикалов. 

Радиационная обработка полимеров с целью улучшения их свойств - это один из первых примеров использования радиации в промышленности в принципе. Облучать автомобильную резину для ускорения вулканизации начали еще в 20-х годах прошлого века. На сегодняшний день радиационные технологии применяются в самых разных областях производства.

"Институт ядерной физики СО РАН уже более 40 лет занимается разработкой и производством промышленных ускорителей, - рассказывает заведующий лабораторией, кандидат технических наук Александр Брязгин. - Мы производим ускорители, которые используются для проведения самых разных процессов: от облучения изоляции проводов до стерилизации медицинских изделий и пастеризации продуктов питания. Все они отличаются друг от друга только параметрами пучка, хотя и используются в настолько далеких друг от друга областях. Энергия пучка определяет глубину проникновения, ток пучка - скорость обработки, и наша задача здесь состоит только в том, чтобы эти параметры обеспечить". 

Из интернет-издания "Наука в Сибири".

Фото Бориса Толочко.