Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.31857/S0044451023020116Quasi-Isentropic Compression of Gaseous Helium and Deuterium in Spherical Structures at Terapascal PressuresКвазиизэнтропическое сжатие газообразных гелия и дейтерия в сферических конструкциях при терапаскальных давленияхZhernokletovM. VЖерноклетовМ. В zhernokletov_m_v_noemail@ras.ruManachkinS. FМаначкинС. Ф manachkin_s_f_noemail@ras.ruDavydovN. BДавыдовН. Б davydov_n_b_noemail@ras.ruRaevskiyV. AРаевскийВ. А raevskiy_v_a_noemail@ras.ruBlikovA. OБликовА. О blikov_a_o_noemail@ras.ruPanovK. NПановК. Н panov_k_n_noemail@ras.ruRyzhkovA. VРыжковА. В ryzhkov_a_v_noemail@ras.ruArininV. AАрининВ. А arinin_v_a_noemail@ras.ruTkachenkoB. IТкаченкоБ. И tkachenko_b_i_noemail@ras.ruРоссийский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF)010220231632260273

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.

Приведены результаты четырех экспериментов по исследованию предварительно статически сжатых газообразных гелия и дейтерия при их последующем обжатии во взрывных сферических каскадных конструкциях, обеспечивающих квазиизэнтропическое сжатие исследуемых газов. Для гелия достигнуты следующие значения: давление сжатия Pmean ≈ 4.9 ТПа при плотности ρmax ≈ 6.4 г/см3, степень сжатия δ = ρ/ρ0 ≈ 320 в одном эксперименте и Pmean ≈ 10.9 ТПа, ρmax ≈ 10.3 г/см , δ ≈ 470 в другом. Для дейтерия эти параметры составляют Pmean ≈ 3.4 ТПа, ρmax ≈ 6.0 г/см , δ ≈ 162 в одном эксперименте и Pmean ≈ 13.3 ТПа, ρmax ≈ 11.4 г/см , δ ≈ 520 в другом. Плотность газов определялась рентгенографическим методом по положению границ стальных оболочек, сжимающих газ. Эксперименты моделировалисьпо одномерной газодинамической программе, в которой для изучаемых газов использовались уравнения состояния Копышева - Хрусталева. Давления получены из расчетов, в которых удалось удовлетворительно описать динамику сжатия газов во всей совокупности экспериментов.

W. Ebeling, A. Forster, V. Fortov et al., Thermophysical Properties of Hot Dense Plasmas, Teubner, Stuttgart-Leipzig (1991).В. Е. Фортов, Физика высоких плотностей энергии, Физматлит Москва, (2013).V. E. Fortov, Extreme States of Matter on Earth and in the Cosmos, Springer-Verlag, Berlin (2011).Ф. В. Григорьев, С. Б. Кормер, О. Л. Михайлова и др., Письма в ЖЭТФ 16, 286 (1972).Р. Ф. Трунин, Г. В. Борисков, А. И. Быков и др., ЖЭТФ 76, 90 (2006).С. К. Гришечкин, С. К. Груздев, В. К. Грязнов и др., Письма в ЖЭТФ 80, 452 (2004).М. А. Мочалов, Диссертация на соискание степени доктора физ. мат. наук, РФЯЦ-ВНИИЭФ, Саров (2008).М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др., ЖЭТФ 151, 592 (2017).Г. В. Борисков, А. И. Быков, Н. И. Егоров, М. В. Жерноклетов и др., ЖЭТФ 157, 221 (2020).М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др., Письма в ЖЭТФ 92, 336 (2010).М. В. Жерноклетов, В. А. Раевский, С. Ф. Маначкин и др., ФГВ 54(5), 3 (2018).М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов, и др., Письма в ЖЭТФ 108, 692 (2018).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).В. Ф. Басманов, В. С. Гордеев, А. В. Гришин и др.,Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ 20, 172 (2015).V. A. Arinin and B. I. Tkachenkо, Pattern Recognition and Image Analysis 19, 63 (2009).A. Michels, W. De Graa, T. Wassenaar et al., Physica 25, 25 (1959).В. В. Сычев, А. А. Вассерман, Г. А. Спиридонов, В. А. Цымарный, Термодинамические свойства гелия, ГСССД, Изд-во стандартов, Москва (1984).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).Б. Л. Глушак, Л. Ф. Гударенко, Ю. М. Стяжкин, ВАНТ, сер. Математическое моделирование физических процессов, вып. 2, 57 (1991).Б. Л. Глушак, О. Н. Игнатова, С. С. Надежин, В. А. Раевский, ВАНТ, сер. Математическое моделирование физических процессов, вып. 2, 25 (2012).В. Н. Зубарев, А. А. Евстигнеев, ФГВ 20, 114 (1984).В. П. Копышев, В. В. Хрусталев, ПМТФ 21, 122 (1980).В. П. Копышев, ПМТФ 12, 119 (1971).W. G. Hoover, M. Ross, K. W. Johnson, et al., J. Chem. Phys. 52, 4931 (1970).W. G. Hoover, S. G. Gray, and K. W. Johnson, J. Chem. Phys. 55, 1128 (1971).М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др. ЖЭТФ 160, 735 (2021).М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др. ЖЭТФ 152, 1113, (2017).S. I. Blinnikov, R. I. Ilkaev, M. A. Mochalov et al., Phys. Rev. E 99, 033102 (2019).