桥丝直径与药剂粒度匹配对点火器发火阈值的影响

于忠海，曹维国

（中国工程物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621900）

爆破阀是目前最先进的三代核电站的独有安全阀，是第三代核电机组的关键技术之一[1]。爆破单元是爆破阀的核心部件，点火器是爆破单元中直接接收阀门开启信号的装置，是爆破阀的关键器件之一。目前在国内的核电站设计中还未使用过爆破阀，要实现其国产化，首先必须确定爆破阀用点火器的技术条件。

爆破阀用点火器是一种桥丝式电火工品，随着弹药技术的发展，桥丝式电火工品在武器、航空航天、工程爆破等领域中的应用非常广泛[2]。在桥丝式电火工品各参数对其发火性能的影响方面的研究主要是通过建立桥丝电火工品的发火模型进行理论分析[3-6]；另外，冯国荣[7]通过试验对比了不同直径桥丝的发火阈值，但是试验时作者并没有固定桥丝电阻，造成试验结果一定程度上受电阻的影响较大。本文通过将两种不同直径的桥丝与两种不同粒度的B/KNO3点火药组成三种点火器，采用D-最优化法[8]分别测试其发火阈值，根据试验结果分析桥丝直径和药剂粒度匹配对爆破阀用点火器发火阈值的影响。

1 试验

1.1 试验样品

爆破阀用点火器，包括基座、插针、绝缘体、装药座、第I 级装药、第II 级装药和封装壳。桥丝材料为Ni-Cr，桥丝直径选择0.06mm和0.07mm 两种，药剂选择60 目和150 目两种B/KNO3点火药，装药方式采用两级压装方式，装药密度为1.6g·cm-3，桥丝和药剂的组合方式如表1 所示，点火器的电阻为0.9~1.1Ω。

1.2 试验结果及分析

将 60 目、150 目 的 B/KNO3点 火 药 与Φ0.07mm、Φ0.06mm 直径的Ni-Cr 桥丝装配成三组不同的点火器，如表1 所示。采用Neyer D-最优化对三组点火器进行发火阈值试验，试验测得的发火阈值和标准偏差如表1 所示。假设爆破阀用点火器的发火电流服从正态分布，计算其全发火电流，如表1 所示。

将表1 中的1#组和2#组的试验结果进行对比可知，装药60 目B/KNO3的点火器的发火阈值（3.32A）较装药150 目B/KNO3的点火器的发火阈值（3.12A）高0.2A，但是两者的全发火电流只有0.062A 的差别。考虑试验样本量和试验方法的误差对试验结果的影响，1#组和2#组爆破阀用点火器全发火电流的差别可以忽略不计。由上述分析可知，恒流激励时，药剂粒度与爆破阀用点火器发火阈值呈微弱的反比例关系。

表1 爆破阀用点火器发火阈值

将表1 中2#组与3#组的试验结果进行对比可知，桥丝直径为0.07mm 的点火器的发火阈值（3.32A）较桥丝直径为0.06mm 的点火器的发火阈值（2.67A）高0.65A，两者的全发火电流相差0.6A。即恒流激励时，桥丝直径越细，爆破阀用点火器的发火阈值越低；桥丝直径对点火器发火阈值的影响比药剂粒度对发火阈值的影响更为明显。因此在进行爆破阀用点火器设计时，可以通过调整桥丝直径与药剂粒度的匹配进而对点火器的发火阈值进行调整。

2 结论

通过对不同直径桥丝和不同粒度药剂匹配的爆破阀用点火器进行发火阈值试验，得出如下结论：

1）桥丝直径一定时，药剂粒度越小，点火器的发火阈值越高；药剂粒度一定时，桥丝直径越小，点火器发火阈值越低；2）桥丝直径的变化对点火器发火阈值的影响相对于药剂粒度变化对发火阈值的影响更为明显。