Wetenschappers van twee grote nationale laboratoria hebben een nieuwe methode gedemonstreerd voor het testen van explosieven die zijn opgeslagen in wapenvoorraden, een stap die volgens hen onbedoelde ontploffing zal helpen verminderen en ervoor zal zorgen dat de wapens presteren zoals verwacht.

Opgeslagen kleinschalige en grootschalige explosieven, van explosiekappen tot kernwapens, regelmatig getest moeten worden op veiligheid, of die wapens voor vijf jaar worden opgeslagen of voor 30 jaar of langer worden opgeslagen. Bij blootstelling aan extreme omgevingsomstandigheden zoals temperaturen boven 65 graden Celsius of onder min 20 graden Celsius, ze kunnen vatbaar zijn voor onbedoelde ontploffing.

Maar het testen van explosieven op grote schaal is tijdrovend, duur en brengt tal van veiligheidsrisico's met zich mee, zei dr. Jennifer L. Gottfried, een onderzoeker bij het onderzoekslaboratorium van het Amerikaanse leger.

Zij en een team van ARL-onderzoekers ontwikkelden een techniek om de energieafgifte van kleine hoeveelheden explosief materiaal te meten door een krachtige laserpuls van enkele nanoseconden (een miljardste van een seconde) op het oppervlak van het explosief te focussen. Aangezien voor de test slechts zeer kleine hoeveelheden materiaal (enkele duizendsten van een gram) nodig zijn, er is geen explosiegevaar en de test kan veilig worden uitgevoerd in het onderzoekslaboratorium.

De laserpuls, die de plaats inneemt van een daadwerkelijke ontploffing, scheurt met geweld de explosieve moleculen uit elkaar en vormt een laser-geïnduceerd plasma. Temperaturen in het plasma bereiken snel meer dan 10, 000 K (17, 540 graden F), het creëren van een schokgolf die zich uitbreidt in de omringende lucht. Hoe krachtiger het explosief is, hoe heter het plasma wordt en hoe sneller de schokgolf beweegt. Door de snelheid van de schokgolf te meten, de energieafgifte van het explosief kan worden bepaald.

Deze techniek is onlangs gebruikt om een ​​explosieve formulering te testen die interessant is voor onderzoekers van Sandia National Laboratories die de eigenschappen van verouderde energetische materialen bestuderen.

Deze doorbraak wordt in detail beschreven in het binnenkort verschijnende artikel "Laboratory-scale research of the influence of aging on the performance and sensitiviteit van een explosief dat ε-CL-20 bevat" door Jennifer L. Gottfried, Rose A. Pesce-Rodriguez, Darcie Farrow en Jennifer Dellinger in het tijdschrift Propellants, explosieven, Pyrotechniek.

"Onze resultaten hebben met succes aangetoond dat een explosieve formulering op basis van het krachtigste explosief van het leger, CL-20, wordt niet alleen minder effectief bij opslag bij hoge temperaturen, het wordt ook gemakkelijker te ontsteken, Gottfried zei. "Dit vergroot de kans dat een wapen dat dit explosief bevat per ongeluk kan worden ontladen, het creëren van een aanzienlijk veiligheidsrisico voor onze soldaten."

De nieuwe op laser gebaseerde techniek die bij ARL is ontwikkeld, stelt het ministerie van Defensie en het ministerie van Energie in staat om goedkoop en gemakkelijk de kwaliteit van hun wapenvoorraden te controleren om ervoor te zorgen dat de wapens die soldaten gebruiken veilig en effectief zijn.

"Het testen van voorraden is een continu proces en is belangrijk voor zowel huidige als oudere voorraden. De monsters in deze studie waren slechts vijf jaar oud en vertoonden nog steeds verminderde prestaties en verhoogde gevoeligheid, ' zei Gottfried.