Une équipe de recherche démontre des propriétés explosives anisotropes dans une étude clé sur la sécurité des armes

Les scientifiques et ingénieurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ont dirigé une équipe multi-institutionnelle dans l’exécution d’une série de tests d’explosifs puissants qui ont démontré avec succès les principes fondamentaux de l’anisotropie, un catalyseur possible pour l’amélioration de la sécurité des armes et des munitions.

Travaillant dans des conditions enneigées et glaciales sur la plaine de la rivière Snake dans l’Idaho, une équipe de 13 membres du LLNL a effectué 52 tirs d’explosifs sur quatre jours à la mi-novembre au National Security Test Range (NSTR) du Laboratoire national de l’Idaho (INL) pour terminer l’étude . L’équipe d’anisotropie élargie (ANISO) comprenait des manipulateurs d’explosifs puissants et des bénévoles de l’INL, du laboratoire national de Los Alamos, des Marine Raiders du Marine Special Operations Command et des membres du US Special Operations Command.

Le but de l’étude était d’explorer les méthodes théoriques de création d’explosifs anisotropes – des explosifs qui fonctionnent différemment selon la direction dans laquelle l’onde de détonation se déplace à travers l’explosif – en concevant certaines caractéristiques physiques des charges et en obtenant des données de base à partir des tests.

Le travail fait partie d’un effort global du laboratoire pour développer des explosifs anisotropes qui pourraient être utilisés dans les munitions pour réduire la gravité et la létalité d’une détonation involontaire sans sacrifier les performances. Les données recueillies à partir de l’étude seront utilisées pour concevoir et construire des expériences de suivi à l’installation d’applications d’explosifs puissants (HEAF) du LLNL et valider les modèles informatiques pour les futurs assemblages anisotropes.

“Cette expérience a servi d’exemple de moyen rapide et efficace d’évaluer un nouveau concept théorique”, a déclaré Mark Hart, scientifique et ingénieur de la division d’ingénierie des technologies de défense du LLNL et responsable du programme technique stratégique de l’étude. “Dans cette expérience, l’anisotropie a été démontrée avec des performances de détonation dépendant de la direction de l’onde de détonation. En théorie, des munitions explosives pourraient être conçues à l’aide d’explosifs anisotropes pour être moins dommageables et moins mortelles lors d’une détonation accidentelle ou involontaire.”

Sans conception de départ, une petite équipe de LLNL a travaillé les nuits et les week-ends, et en dehors des heures de travail pendant huit semaines pour se préparer aux tests, concevoir, usiner et préparer les centaines de pièces de matériel et d’équipement nécessaires pour réaliser les opérations. L’équipe a mis en caisse et expédié le matériel au NSTR d’INL, et une fois déchargé, l’étude était une “opération transparente”, a déclaré Hart.

“Chacun a apporté ses propres compétences spéciales à la table”, a déclaré Hart.

Originaires de différentes régions du pays et représentant une variété de disciplines, y compris la science des données, les membres de l’équipe ANISO se sont rencontrés pour la première fois lors d’un briefing préalable au travail le 13 novembre. Le lendemain matin, six manutentionnaires d’explosifs brisants se sont rapidement mis au travail. , emballant simultanément 20 petites charges en forme de C-4 sans doublure de différentes conceptions et les tirant sur le champ de tir plus tard dans la journée.

Au cours de trois jours, l’équipe a assemblé et fait exploser une série de modèles, tirant des chaînes de charges creuses sans doublure vers l’avant et vers l’arrière, pour affiner celles qui étaient les plus susceptibles de démontrer des comportements anisotropes. Les tests initiaux ont fourni aux chercheurs des informations précieuses sur les performances et le comportement des assemblages et ont permis à l’équipe de créer et de tirer six tirs de preuve de principe le quatrième et dernier jour de l’étude, démontrant – pour la première fois à une échelle macroscopique – la principe d’anisotropie.

À l’aide de caméras à grande vitesse, l’équipe a capturé une vidéo des détonations se déplaçant vers l’avant et vers l’arrière à travers une série de huit charges creuses sans doublure avec divers espaces entre elles et a comparé les résultats. Les vidéos montraient clairement que les détonations traversaient l’assemblage plus rapidement dans une direction et plus lentement dans la direction opposée, confirmant que les performances explosives élevées pouvaient être conçues pour varier en fonction des caractéristiques physiques intégrées à l’explosif et de la direction de l’onde de détonation se déplaçant à travers l’explosif. .

En plus d’aider à la conception et à la construction d’assemblages pour les tests dans le réservoir de 10 kilogrammes de HEAF, les données de l’étude seront utilisées pour développer et valider des simulations informatiques basées sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique qui peuvent prédire les performances et aider à concevoir des charges explosives anisotropes en vrac. .