Зачем нужно облучать ракетное топливо
Специалисты Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и 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) данного полимера на 30% — такое усовершенствование технологического процесса может не только ускорить производство ракетного топлива, но и сделает его эксплуатацию более безопасной. Результаты были 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 ИХТТМ СО РАН доктор химических наук Борис Петрович 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 ФНПЦ «Алтай» кандидатом технических наук Петром Ивановичем Калмыковым провели серию экспериментов по облучению образцов полимера на промышленном ускорителе ИЛУ-6 в Институте ядерной физики им. 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.
