Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.31857/S0044451023020128Shock-Wave Compression of Nitrogen Fluid in the Pressure Range 140–250 GPaУдарно-волновое сжатие азотного флюида в диапазоне давлений 140-250 ГПaZhernokletovM. VЖерноклетовМ. В zhernokletov_m_v_noemail@ras.ruKovalevA. EКовалевА. Е kovalev_a_e_noemail@ras.ruNovikovM. GНовиковМ. Г novikov_m_g_noemail@ras.ruGryaznovV. KГрязновВ. К gryaznov_v_k_noemail@ras.ruIosilevskiyI. LИосилевскийИ. Л iosilevskiy_i_l_noemail@ras.ruShutovA. VШутовА. В shutov_a_v_noemail@ras.ruРоссийский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физикиFederal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of SciencesРоссийский 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 физики; Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. АлексееваRussian Federal Nuclear Center (RFNC)—All-Russian Research Institute of Experimental Physics (VNIIEF); Nizhny Novgorod State Technical UniversityФедеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химииFederal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of SciencesОбъединенный институт высоких температур Российской академии наук; Московский физико-технический институтJoint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and TechnologyФедеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химииFederal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences010220231632274283

The results of a series of experiments on the shock compression of a dense nitrogen fluid, which is preliminarily statically compressed to an initial density ρ = 0.8, 0.65, and 0.5 g/cm3, to pressures of 140–230 GPa in hemispherical shock-wave generators are discussed. The experiments are carried out in continuation and development of the earlier series of experiments on the shock compression of liquid nitrogen to pressures of 100–330 GPa, which were performed at VNIIEF (Sarov) in 2008–2010. The purpose of our experiments is to verify and confirm the earlier revealed limiting compression of nitrogen to a limit close to an ideal gas (ρ/ρ0 ≈ 4.2) and the remarkable subsequent quasi-isochoric segment of the Hugoniot adiabat in the pressure range 100–330 GPa. The experimental data obtained are compared with the results of theoretical calculations performed with various models of the equation of state of a nonideal nitrogen plasma

Обсуждаются результаты серии опытов по ударному сжатию плотного азотного флюида, предварительно статически сжатого до начальной плотности ρ = 0.8, 0.65, 0.5 г/см3, до давлений 140-230 ГПа на генераторах ударных волн полусферической геометрии. Эксперименты проведены в продолжение и развитие предыдущей серии опытов, также выполненных во ВНИИЭФ (Саров) в 2008-2010 гг., по ударному сжатию жидкого азота до давлений 100-330 ГПа. Целью настоящих экспериментов была проверка и подтверждение выявленной ранее величины предельного сжатия азота до предела, близкого к идеально-газовому,ρ0/ρ ≈ 4.2, и примечательного последующего квазиизохорического хода ударной адиабаты в указанном интервале давлений 100-330 ГПа. Полученные экспериментальные данные сравниваются с результатами теоретических расчетов, использующих различные модели уравнения состояния неидеальной азотной плазмы.

В. Е. Фортов, УФН 179, 653 (2009).R. J. Barlet, Chemistry & Industry 4, 140 (2000).И. С. Любутин, А. Г. Гаврилюк, Отчет №02.516.11, Институт кристаллографии РАН, Москва (2007).В. Н. Зубарев, Г. С. Телегин, ДАН СССР 142, 309 (1962).И. М. Воскобойников, М. Ф. Гогуля, А. Ю. Долгобородов, ДАН СССР 246, 579 (1979).W. J. Nellis and A. C. Mitchell, J. Chem. Phys. 73, 6137 (1980).H. B. Radousky, W. J. Nellis, M. Ross et al., Phys. Rev. Lett. 57, 2419 (1986).H. B. Radousky and M. Ross, High Pres. Res. 1, 39 (1988).W. J. Nellis, H. B. Radousky, D. C. Hamilton et al., J. Chem. Phys. 94, 2244 (1991).Р. Ф. Трунин, Г. В. Борисков, А. И. Быков и др., Письма в ЖЭТФ 88, 220 (2008).М. А. Мочалов, М. В. Жерноклетов, Р. И. Илькаев и др., ЖЭТФ 137, 77 (2010).M. Ross and F. Rogers, Phys. Rev. B 74, 024103(2006).E. С. Якуб, ЖФХ 67, 305 (1993).А. Б. Медведев, Р. Ф. Трунин, УФН 182, 829 (2012).В. В. Бражкин, УФН 182, 847 (2012).А. Б. Медведев, ФГВ №2, 98 (2018).I. L. Iosilevskiy, in Physics of Extreme States of Matter, ed. by V. Fortov et al., Chernogolovka: IPCP RAS, Russia (2013), p. 136, arXiv:1403.8053v3.I. L. Iosilevskiy, J. Phys.: Conf. Ser. 653, 012077 (2015).E. С. Якуб, ФНТ 20, 622 (1994).Л. Н. Якуб, ФНТ 19, 531 (1993).E. S. Yakub and L. N. Yakub, Fluid Phase Equilibria 351, 43 (2013).E. S. Yakub, J. Low Temp. Phys. 41, 449 (2015).B. Boates and S. A.Bonev, Phys. Rev. Lett. 102, 015701 (2009).K. P. Driver and B. Militzer, Phys. Rev. B 93, 064101 (2016).B. Militzer, F. Gonz'аlez-Cataldo, Z. Shuai et al., Phys. Rev. E 103, 013203 (2021).C. К. Гришечкин, С. К. Груздев, В. К. Грязнов и др., Письма ЖЭТФ 80, 452 (2004).Equation of State for Nitrogen (SESAME Tables).М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др., ЖЭТФ 159, 1118 (2021).М. А. Мочалов, Р. И. Илькаев, В. Е. Фортов и др., ЖЭТФ 160, 735 (2021).В. К. Грязнов, И. Л. Иосилевский, В. Е. Фортов, в Энциклопедия низкотемпературной плазмы, под общей ред. В. Е. Фортова. Том приложений III-1, под ред. А. Н. Старостина, И. Л. Иосилевского, Физматлит, Москва (2004), c. 111.В. К. Грязнов, И. Л. Иосилевский, В. Е. Фортов, в сб. Ударные волны и экстремальные состояния вещества, под ред. В. Е. Фортова, Л. В. Альтшулера, Р. Ф. Трунина, А. И. Фунтикова, Наука, Москва (2000), с. 299.V. K. Gryaznov, I. L. Iosilevskiy, and V. E. Fortov, Plasma Phys. Control. Fusion 58, 014012 (2015).И. Л. Иосилевский, в Энциклопедия низкотемпературной плазмы, под общей ред. В. Е. Фортова, Том приложений III-1 под ред. А. Н. Старостина, И. Л. Иосилевского, Физматлит, Москва (2004), с. 349.V. K. Gryaznov and I. L. Iosilevskiy, Contrib. Plasma Phys. 56, 352 (2016).D. Young, UCRL-52352, LLNL, Univ. California (1977).Е. С. Якуб, ТВТ 28, 664 (1990).Е. С. Якуб, ЖФХ 67, 305 (1993).E. S.Yakub, Physica B 265, 31 (1999).Термодинамические свойства индивидуальных веществ., т. 1, под ред. В. П. Глушко и др., Наука, Москва (1978).И. Л. Иосилевский, В. К. Грязнов, В. Е. Фортов, в Тезисы докладов Междунар. конф. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны (XV Харитоновские научные чтения), Саров (2011), с. 99.И. Л. Иосилевский, В. К. Грязнов, В. Е. Фортов, в Тезизы докладов Междунар. конф. Экстремальные состояния вещества. (Забабахинские научные чтения), ВНИИТФ, Снежинск, Россия (2012), с. 120.И. Л. Иосилевский, В. К. Грязнов, В. Е. Фортов, в Тезизы докладов Междунар. конф. Экстремальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны (XXI Харитоновские тематические научные чтения), Саров (2019), с. 5.