Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ. Научно-исследовательское издание. Выпуск 28. Часть 2

Ñàðîâ
ÂÛÏÓÑÊ 28 
В двух частях 
Научно-исследовательское издание
Ф Г У П
«РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - 
ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ»

В сборнике «Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ» опубликованы результаты научных 
исследований, а также методических и проектно-конструкторских разработок 
в области прикладных задач теоретической физики, математического моделирования физических процессов, ядерной физики, детонации, горения, ударных 
волн, приборов и техники эксперимента, физики лазеров, гидродинамики, реологии, материаловедения, электроники, оптоэлектроники, инженерных разработок.
УДК 539.1(06) 
ББК  22.38 
T78 
DOI 10.53403/978-5-9515-0574-3_2023_28_2
Т78
Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ. Научно-исследовательское издание. Вып. 28:
в 2 ч. – Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2023.
ISBN 978-5-9515-0574-3
Часть 2. –  188 с.
ISBN 978-5-9515-0557-6
Главный редактор: академик РАН  Р. И. Илькаев 
Редакционный совет выпуска: академик В. П. Незнамов, Е. В. Куличкова, д-р техн. наук  
Н. А. Билык, канд. физ.-мат. наук С. В. Воронцов, д-р физ.-мат. наук А. Е. Дубинов, канд. физ.-мат.
наук С. В. Маврин, д-р техн. наук В. Н. Морозов, д-р техн. наук С. В. Колесников, д-р физ.-мат. наук 
Б. А. Надыкто, д-р физ.-мат. наук В. Г. Рогачев, канд. физ.-мат. наук В. Г. Куделькин, канд. физ.-мат.
наук В. В. Хижняков, д-р техн. наук П. Ф. Шульженко, Ю. М. Якимов  
ISBN 978-5-9515-0574-3  
ISBN 978-5-9515-0557-6 (ч. 2)
 © ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2023 

Саров 
×àñòü 2
ÂÛÏÓÑÊ 28
Научно-исследовательское издание 
«РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР - 
ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ  
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ»

Àíèñèôîðîâ Ê. Â., Áîäðîâ Å. Â., Ãàâðèø À. Ð., Êðèâîíîñ Î. Ë.,
Êó÷êàðåâà À. Ñ., Ëåâêèíà Å. Â., Íåâìåðæèöêèé Í. Â., Ñåíüêîâñêèé Å. Ä.,
Ñîòñêîâ Å. À., Òêà÷åíêî Á. È., Ôðîëîâ Ñ. Â.
Ëàáîðàòîðíûé êîìïëåêñ äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìèêðîñòðóêòóðû
òóðáóëåíòíûõ òå÷åíèé  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .         6 
Ýëüÿø Ñ. Â., Ëîéêî Ò. Â., Ñåëåçíåâ À. À., Þðüåâ À. Ë.
Ðåãèñòðàöèÿ ñóáíàíîñåêóíäíûõ èìïóëüñîâ ýëåêòðîííîãî
è ðåíòãåíîâñêîãî èçëó÷åíèé  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        20
Ãàãàíîâ Â. Â., Âåðøèíèí È. Ñ., Ãóñèõèíà È. À., Áîðèñêîâ À. Ñ.
Ìîäåëèðîâàíèå ñïåêòðà ïðîòîíîâ îòäà÷è â äåòåêòîðå òèïà «ïðîòîííûé
òåëåñêîï» ïðè ðåãèñòðàöèè DT íåéòðîíîâ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .         28
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ  ÐÀÇÄÅËÀ 3
ÒÐÓÄÛ  ÐÔßÖ-ÂÍÈÈÝÔ
ÒÐÓÄÛ  ÐÔßÖ-ÂÍÈÈÝÔ

РАЗДЕЛ
ÏÐÈÁÎÐÛ
È ÒÅÕÍÈÊÀ
ÝÊÑÏÅÐÈÌÅÍÒÀ 3
3

Представлен лабораторный экспериментальный комплекс, позволяющий исследовать гидродинамические неустойчивости 
и 
турбулентное 
перемешивание 
(ТП)
с микронным пространственным и наносекундным временным разрешением с последующей высокоточной обработкой результатов. Приведена схема комплекса и 
измерительной аппаратуры, а также результаты применения комплекса в экспериментах по исследованию зон ТП (ЗТП),
развивающихся при неустойчивостях Рэлея – Тейлора, 
Кельвина – Гельмгольца 
на 
контактных границах газ – жидкость и 
неустойчивости Рихтмайера – Мешкова на 
контактной границе газов. Получены новые результаты: из ЗТП могут выбрасываться тонкие микрокумулятивные струи 
жидкости; после прохождения ударной 
волны по ЗТП газов зона стремится к однородной, 
ударная 
волна 
искажается 
и расширяется. Определены также размеры частиц жидкости в ЗТП веществ.
© ПТЭ. 2019. № 2. С. 118–128. 
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА   
УДК 524.7.-466
DOI 10.53403/9785951505576_2023_28_2_6 
Лабораторный 
комплекс для 
исследования 
микроструктуры 
турбулентных  
течений   
К. В. Анисифоров, Е. В. Бодров, 
А. Р. Гавриш, О. Л. Кривонос,  
А. С. Кучкарева, Е. В. Левкина, 
Н. В. Невмержицкий, Е. Д. Сеньковский,
Е. А. Сотсков, Б. И. Ткаченко, 
С. В. Фролов 
Введение 
ГН Рэлея – Тейлора, Рихтмайера – Мешкова, Кельвина – Гельмгольца [1–4] и вызванное ими 
ТП затрудняют достижение высоких плотностей энергии при инерциальном термоядерном синтезе.
Для описания развития этих неустойчивостей применяются численные методы и различного рода полуэмпирические модели. Все они требуют калибровки по результатам экспериментов.
В настоящее время имеется много экспериментальных данных о развитии ГН и ТП, полученных 
на лабораторных комплексах с пространственным разрешением порядка 0,1 мм и временным 
~1 мкс [5, 6]. Однако для верификации и валидации современных численных методик, т. е. экспериментального доказательства того, что методика пригодна для решения предлагаемых задач,
необходимы тестовые экспериментальные сведения о:
– распределении фрагментов в ЗТП по размерам и скоростям;
6

Применяемая аппаратура 
Структурная схема комплекса представлена на рис. 1.
ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ… 
Рис. 1. Структурная схема комплекса: ЛУ – лазерная установка; РЛИ – рассеиватель лазерного излучения;
ИБП – источник бесперебойного питания; ПК – персональный компьютер; КТ – короткофокусный телескоп; УТ –  ударная труба; Д –  пьезоэлектрический датчик давления; ПЗ – поворотное зеркало; ГЗИ – генератор задержек и импульсов; ПВУ – пусковая высоковольтная установка; БФИ – блок формирования  
импульсов; ИАБ-451 – теневая установка; УЗД-2 – дифференциальный усилитель заряда; DPO 4034 – 
 осциллограф; B1-11 – генератор испытательных импульсов 
– взаимном влиянии турбулентности и ударных волн;
– времени перехода возмущений в стадию ТП.
Такие данные можно получить лишь с применением современной аппаратуры с высоким  
пространственным (микроны) и временным (наносекунды) разрешением. Аппаратура должна 
быть объединена в специальный лабораторный экспериментальный комплекс. Ниже приведено 
описание разработанного авторами такого комплекса. Принцип его работы основан на регистрации турбулентного течения на контактных границах газ – жидкость и газов с различающейся 
плотностью цифровой аппаратурой при большом коэффициенте оптического увеличения (более 
10×) и малой (4–7 нс) экспозиции видеокадра [7]. 
Ниже описана аппаратура и приведены некоторые экспериментальные результаты по исследованию ГН и ТП, полученные с применением такого комплекса.
7

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА   
В комплекс входят следующие системы:
– cистема лазерной подсветки, включающая двухимпульсный твердотельный неодимовый
(иттрий–алюминий–гранат) лазер ЛУ (длина волны 532 нм, длительность импульса 7 нс); пульт 
управления лазером, рассеиватель лазерного излучения, состоящий из линзы диаметром 40 мм 
и 2–5 пластин из матового стекла;  
– оптическая система, включающая теневую установку ИАБ-451; объективы (1×–5×) и окуляры (5×–25×) (от микроскопа типа ИМЦ-50-100), объективы с фокусным расстоянием F = 75 
и 140 мм, поворотные зеркала, светофильтры;
– система цифровой видеорегистрации, содержащая двухкадровую п.з.с.-камеру с матрицей 2000 × 2000 пикселей, имеющую разрешающую способность 7 мкм/пиксель, персональный 
компьютер, лабораторный эндоскоп (диаметр 10 мм, F = 50 мм) с разрешением 7 мкм;
– система измерения параметров ударной волны и давления в течении: в состав которой входят:  
• осциллограф DPO 4034 (число каналов регистрации 4, полоса пропускания аналогового
сигнала 350 МГц, максимальная частота выборки цифрового канала преобразователя 
2,5 Гвыборок/c, разрешение 8 бит, погрешность амплитудных измерений < 1,5 %);  
• усилитель заряда УЗД-2 (2-канальный, в  котором в соответствии с установленным коэффициентом k от 0,02 до 100 мВ/пКл сигнал с датчика давления преобразуется в импульс напряжения, который регистрируется осциллографом DPO 4034);  
• источник бесперебойного питания (ИБП) smart-UPS 1500 Вт;
• кварцевые датчики давления Д с плоским чувствительным элементом PS-01 (чувствительность 0,196 пКл/кПа, измеряемый диапазон давления 0,02–25 МПа) либо PS-02 (чувствительность 
2,9 пКл/кПа, измеряемый диапазон давления 1–250 МПа) [8], пьезокерамические датчики давления СПК-01 (измеряемый диапазон давления 0,1–2 МПа, приемный элемент сферический) [9], 
сульфат-литиевый датчик давления с коническим приемным элементом (чувствительность 
25 пКл/атм, измеряемый диапазон давления 0,02–35 МПа);  
– система синхронизации аппаратуры, содержащая:
• осциллограф DPO 4034;
• генератор задержек и импульсов ГЗИ для формирования по четырем каналам пусковых
импульсов с ТТL-логикой (5 В) с пикосекундной точностью, которые запускают в установленное 
время ЛУ, п.з.с.-камеру, пусковую высоковольтную установку ПВУ; 
• источник бесперебойного питания smart-UPS 1500 Вт;
• генератор испытательных импульсов И1-11, запускаемый TTL-сигналом от ГЗИ, обеспечивающую подачу импульса 50 В (± 0,6 %) на блок формирования импульса;   
• блок формирования импульса БФИ для усиления импульса с И1-11 в 5 раз и запуска пусковой установки ударной трубы; 
• пусковая высоковольтная установка ПВУ, представляющая собой конденсаторную батарею с выходным импульсным напряжением 20 кВ, используемым для пуска ударной трубы, ПВУ 
выдает синхроимпульс напряжением 25 В на осциллограф DPO 4043;  
– система обработки данных, включающая в себя персональный компьютер, сканер, принтер; программное обеспечение (программы: «Autoview» [10], «Searcher», Origin, Microsoft Excel); 
8

Режимы работы комплекса 
ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ…
После монтажа ударной трубы (легкогазовой пушки), настройки оптической системы, ввода 
временных параметров и интервалов задержек регистрации аппаратуры (ЛУ, п.з.с.-камеры) осуществляются зарядка  конденсаторной батареи пусковой установки и пуск комплекса от кнопки 
ГЗИ.
Комплекс работает в нескольких режимах: шлирен-метода (при числе Маха ударной волны 
в газах до М = 10), в режиме регистрации течения при рассеянном лазерном излучении (при ускорении жидкого слоя до g = 106 м/с2 и давлении в потоке до 500 атм), а также в режиме эндоскопа 
(при давлении в потоке до 10 атм). В режиме шлирен-метода (рис. 2) регистрируются ударные 
волны, волны разрежения в течении, структура зоны перемешивания. Этот режим используется 
для исследования ГН и ТП, как правило, в газах.
– экспериментальное оборудование: ударные трубы и легкогазовые пушки (ускорительные каналы), предназначенные для создания газодинамических течений на контактных границах 
веществ, различающихся по плотности; внутреннее сечение применяемых нами ударных труб 
и легкогазовых пушек составляло 40 × 40 мм2, измерительные секции (каналы) этих установок были изготовлены из оптически прозрачного оргстекла, обрамленного в металлические обоймы 
со смотровыми окнами (конструкция и принцип их работы изложены в работах [11–15]).
Рис. 2. Схема регистрации течения в режиме шлирен-метода: ЛГ – лазерная головка; ЗК – защитный кожух;  
МС – матовое стекло; ПЗ – поворотное зеркало; ТР – телескоп-рассеиватель; УТ – ударная труба (сечение); 
Т – телескоп из объектива 5×  и окуляра 5×; ПУЛ – пульт управления лазером; БПЛ – блок питания лазера;  
  ИАБ-451 – теневая установка  
9

Рис. 4. Схема регистрации течения эндоскопом: КЛГП – канал легкогазовой пушки; ЗЭ – зонд эндоскопа;
Ад – адаптер; СВ – слой воды; П – подложка (пенопласт) 
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА   
Рис. 3. Схема регистрации течения в режиме рассеянного лазерного излучения: ЛГ – лазерная головка; ЗК –
защитный кожух; МС – матовое стекло; ПЗ –  поворотное зеркало; ТР – телескоп-рассеиватель; ЛГП – легкогазовая пушка (сечение); Т – телескоп из объектива 1×  и окуляра 10×; ПУЛ – пульт управления лазером;
   БПЛ – блок питания лазера   
Режим эндоскопа (рис. 4) используется, как правило, для регистрации внутренней структуры течения, диспергирования жидких струй, капель под действием ударных волн;  относительно 
тонкий (10 мм) и длинный (200 мм) зонд эндоскопа позволяет проникнуть в глубь ЗТП, приблизиться к струе, находящейся в ударной трубе.
10