橋絲直徑與藥劑粒度匹配對點火器發火閾值的影響

于忠海，曹維國

（中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900）

爆破閥是目前最先進的三代核電站的獨有安全閥，是第三代核電機組的關鍵技術之一[1]。爆破單元是爆破閥的核心部件，點火器是爆破單元中直接接收閥門開啟信號的裝置，是爆破閥的關鍵器件之一。目前在國內的核電站設計中還未使用過爆破閥，要實現其國產化，首先必須確定爆破閥用點火器的技術條件。

爆破閥用點火器是一種橋絲式電火工品，隨著彈藥技術的發展，橋絲式電火工品在武器、航空航天、工程爆破等領域中的應用非常廣泛[2]。在橋絲式電火工品各參數對其發火性能的影響方面的研究主要是通過建立橋絲電火工品的發火模型進行理論分析[3-6]；另外，馮國榮[7]通過試驗對比了不同直徑橋絲的發火閾值，但是試驗時作者并沒有固定橋絲電阻，造成試驗結果一定程度上受電阻的影響較大。本文通過將兩種不同直徑的橋絲與兩種不同粒度的B/KNO3點火藥組成三種點火器，采用D-最優化法[8]分別測試其發火閾值，根據試驗結果分析橋絲直徑和藥劑粒度匹配對爆破閥用點火器發火閾值的影響。

1 試驗

1.1 試驗樣品

爆破閥用點火器，包括基座、插針、絕緣體、裝藥座、第I 級裝藥、第II 級裝藥和封裝殼。橋絲材料為Ni-Cr，橋絲直徑選擇0.06mm和0.07mm 兩種，藥劑選擇60 目和150 目兩種B/KNO3點火藥，裝藥方式采用兩級壓裝方式，裝藥密度為1.6g·cm-3，橋絲和藥劑的組合方式如表1 所示，點火器的電阻為0.9~1.1Ω。

1.2 試驗結果及分析

將 60 目、150 目 的 B/KNO3點 火 藥 與Φ0.07mm、Φ0.06mm 直徑的Ni-Cr 橋絲裝配成三組不同的點火器，如表1 所示。采用Neyer D-最優化對三組點火器進行發火閾值試驗，試驗測得的發火閾值和標準偏差如表1 所示。假設爆破閥用點火器的發火電流服從正態分布，計算其全發火電流，如表1 所示。

將表1 中的1#組和2#組的試驗結果進行對比可知，裝藥60 目B/KNO3的點火器的發火閾值（3.32A）較裝藥150 目B/KNO3的點火器的發火閾值（3.12A）高0.2A，但是兩者的全發火電流只有0.062A 的差別。考慮試驗樣本量和試驗方法的誤差對試驗結果的影響，1#組和2#組爆破閥用點火器全發火電流的差別可以忽略不計。由上述分析可知，恒流激勵時，藥劑粒度與爆破閥用點火器發火閾值呈微弱的反比例關系。

表1 爆破閥用點火器發火閾值

將表1 中2#組與3#組的試驗結果進行對比可知，橋絲直徑為0.07mm 的點火器的發火閾值（3.32A）較橋絲直徑為0.06mm 的點火器的發火閾值（2.67A）高0.65A，兩者的全發火電流相差0.6A。即恒流激勵時，橋絲直徑越細，爆破閥用點火器的發火閾值越低；橋絲直徑對點火器發火閾值的影響比藥劑粒度對發火閾值的影響更為明顯。因此在進行爆破閥用點火器設計時，可以通過調整橋絲直徑與藥劑粒度的匹配進而對點火器的發火閾值進行調整。

2 結論

通過對不同直徑橋絲和不同粒度藥劑匹配的爆破閥用點火器進行發火閾值試驗，得出如下結論：

1）橋絲直徑一定時，藥劑粒度越小，點火器的發火閾值越高；藥劑粒度一定時，橋絲直徑越小，點火器發火閾值越低；2）橋絲直徑的變化對點火器發火閾值的影響相對于藥劑粒度變化對發火閾值的影響更為明顯。