爆轟

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爆轟(ばくごう、detonation)とは、気体の急速な熱膨張の速度が音速を超え、衝撃波を伴いながら燃焼する現象である。

概説[編集]

一般的には、爆轟を起こしながら燃焼する物質爆薬と呼ぶ。 爆轟においては熱伝導速度を超えて燃焼が起こる場合もあるが、これは衝撃波による断熱圧縮によって燃焼するためである。

なお、速度により、「高速爆轟」と「低速爆轟」に分けられる。

空気中に可燃性ガス(気化したガソリンなど)が充満して、これに着火する場合、爆轟が起きるかどうかは、

  1. 気体の濃度
  2. 空間の密閉強度
  3. 着火する際に加えられるエネルギーの大きさ

に左右される。

研究[編集]

気体の爆轟現象を予測する最も古典的な方法は、デヴィッド・レナード・チャップマン(David Leonard Chapman, 1869年–1958年)とジャック・ジュグエ(Jacques Charles Emile Jouguet, 1871年–1943年)が提唱したCJ理論である。 代数方程式の比較的単純な集合によって記述されるCJ理論は、長年活用されてきた。 原爆の開発で、より高度な計算が必要になってくると、ジョン・フォン・ノイマンヤーコフ・ゼルドビッチによって考え出された、より複雑なZND理論が用いられるようになった。しかし、ZND理論はあまりにも複雑で、高度な計算を要するため、通常では簡易なCJ理論が現在も用いられている。 CJ理論、ZND理論のどちらも1次元であり、安定したモデルを想定しているが、現実には不安定な3次元構造で爆轟が起きるため、より高度な理論の開発が求められている。

関連項目[編集]