Forskare vid två stora nationella laboratorier har visat en ny metod för att testa sprängämnen som lagras i vapenlager, ett steg som de säger kommer att hjälpa till att minska oavsiktlig detonation och säkerställa att vapnen fungerar som förväntat.

Lagrade småskaliga och storskaliga sprängämnen, från sprängkepsar till kärnvapen, måste testas regelbundet för säkerhet, om dessa vapen lagras i fem år eller lagras i 30 eller fler år. När de utsätts för extrema miljöförhållanden som temperaturer över 65 grader Celsius eller under negativa 20 grader Celsius, de kan bli benägna att detonera oavsiktligt.

Men storskalig sprängämnesprovning är tidskrävande, dyrt och medför många säkerhetsrisker, sa Dr Jennifer L. Gottfried, en forskare vid U.S. Army Research Laboratory.

Hon och ett team av ARL-forskare utvecklade en teknik för att mäta energiutsläppet från små mängder explosivt material genom att fokusera en högeffektlaserpuls som varar några nanosekunder (en miljarddels sekund) på sprängämnets yta. Eftersom endast mycket små mängder material (några tusendelar av ett gram) behövs för testet, det finns ingen risk för explosion och testet kan säkert utföras inne i forskningslaboratoriet.

Laserpulsen, som ersätter en verklig detonationshändelse, river våldsamt isär de explosiva molekylerna och bildar en laserinducerad plasma. Temperaturerna i plasman når snabbt mer än 10, 000 K (17, 540 grader F), skapar en chockvåg som expanderar in i den omgivande luften. Ju starkare sprängämnet är, ju varmare plasman blir och desto snabbare rör sig stötvågen. Genom att mäta hastigheten på stötvågen, energiutsläppet från sprängämnet kan bestämmas.

Denna teknik användes nyligen för att testa en explosiv formulering av intresse för forskare vid Sandia National Laboratories som studerar egenskaperna hos åldrade energirika material.

Detta genombrott beskrivs i detalj i det snart att dyka upp artikeln "Laboratory-scale study of the influence of aging on the performance and sensitivity of a explosive containing ε-CL-20" av Jennifer L. Gottfried, Rose A. Pesce-Rodriguez, Darcie Farrow och Jennifer Dellinger i tidskriften Propellants, Explosiva varor, Pyroteknik.

"Våra resultat visade framgångsrikt att en explosiv formulering baserad på militärens mest kraftfulla sprängämne, CL-20, blir inte bara mindre effektiv när den förvaras vid höga temperaturer, det blir också lättare att antända, ", sa Gottfried. "Detta ökar sannolikheten för att ett vapen som innehåller denna sprängämne skulle kunna avfyras av misstag, skapar en betydande säkerhetsrisk för våra soldater. "

Den nya laserbaserade tekniken som utvecklats vid ARL gör det möjligt för försvarsdepartementet och energidepartementet att billigt och enkelt övervaka kvaliteten på sina vapenlager för att säkerställa att de vapen som soldater använder är säkra och effektiva.

"Att testa lager är en kontinuerlig process och är viktigt för nuvarande lager såväl som äldre. Proverna i denna studie var bara åldrade i fem år och visade fortfarande minskad prestanda och ökad känslighet, "Sa Gottfried.