爆薬と超高圧衝撃波 (I)

高 圧 力  2527

解 説

爆 薬 と超 高圧 衝 撃 波(I)

Explosives

and Shock

Waves

in Condensed

Media

東京工業試験所第7部  藤

原

修

三 (SHUZO

FUJIWARA)

日下 部

正

夫 (MASAO

KUSAKABE)

ま え が き 爆 薬 の 爆 発 制 御 と測 定技 術 の 進歩 に よ り第2次 大 戦 後 超 高 圧 衝 撃 波 を 利 用 し た 高 圧 物性 分 野 の 発 展 は特 に米 ・ ソを 中 心 と して 著 し く,わ が 国 に お い て も将 来 の 発展 が 期 待 され るゆ え,こ の 分 野 を要 約 ・集 成 し た のが 本 稿で あ る。 本 稿 は3回 に 分 け て 掲 載 され る予定 で あ り,第1回 は 衝 撃 波 が 利 用 され て い る諸 研 究 分 野 の概 説 を 行 な い, 続 い て 「凝 縮 系 内 の 衝 撃 波(Ⅱ),「 爆 薬 と爆 発 現 象(Ⅲ)」 こ の分 野の 将 来 の 展 望(IV)に つ い て 述 べ る。 筆 者 らは衝 撃 波 に関 し て よ りも爆 発 現 象 論 が 専 門 で あ り,超 高 圧衝 撃 波 の応 用 に 関 し て よ り詳 し く知 りた い 読 者 は,巻 末 の 文 献1)∼7)ま で の いず れ か を 読 まれ るのが 良 策 で あ ろ う。 1.超 高 圧 衝 撃 波 の 応 用 分 野 の 概 観 1.1衝 撃 波 圧 縮 の 特 徴 現 在,米 ・ソを 中 心 と し て超 高 圧 を 必 要 とす る分 野 で は,ほ とん どす べ て衝 撃 波 が 利用 され て い る とい って も い いす ぎで は な い 。 静 的 な 方 法 に よ る高 圧 発 生 手 段 と衝 撃 波 に よ る場 合 との 差 異 は,後 者 の場 合,(1)ほ ぼ 無制 限 の 圧 力(10,M.bar以上)が比 較 的 容 易 に 得 られ,か つ 正 し く 測 定 され る注1)。(2)高 価 な 装 置 を 必 要 と しな い 。(3)現 象 の持 続 時 間 は10-6sec程 度 で 非 常 に 短 い 注2)。(4)圧 縮 は 衝 撃 波 の 本 質 か ら不 可 逆 で 必 ず 熱 の発 生 を伴 い,等 温 圧 縮 は不 可 能 で あ る。 以上 が 衝 撃 波 圧 縮 の 特 徴 で あ り,現 象 が短 い ゆ え状 態 の 測 定 技 術 が 難 点 で あ った が,近 年 の 光学,エ レク トロ ニ クス の 進 歩 に よ り数M _{.barの 高 圧 で も誤 差1∼2%} 程 度 の 精 度 で 測 定 され てい る。 1.2超 高 圧 の 発 生 (a)爆薬 に よ る直 接 発 生 方 法 超 高 圧 衝 撃 波 の 発 生 方 法 と し ては,概 略2方 法 に 分 け られ る。 爆 薬 の 爆 発 の と き発 生 す る爆 発 波 … は(II)で 述 べ るが,爆 発 波 は 正 し くは爆 こ う波(Detonation Wave) と呼 び,そ の強 さ は爆 薬 の種 類 と形 状,比 重 な ど の初 期 状 態 に よ り異 な る。 高 性 能 爆 薬 で は そ の爆 こ う波 の 圧 力 は200∼400kbar, 通 常 の 工 業 爆 薬 で は100kbar程 度 で あ る。………… を 直 接 試料 に導 入 す る方 法 と,飛 翔 体 を 衝 突 させ る方 法 とに 分 け られ る。 図1に 直 接 法 の 概 略 図 を示 す 。 図 中 の 爆 薬 レンズ(Plane Wave Generator と呼 ぶ)と は 平 面 爆 ご う波 発 生装 置 あ り,次 節(Ⅱ,Ⅲ)で も述 べ るが,爆 薬 を平 面 起 爆 させ 試 料 内に 一 次元 の衝 撃 波 を 誘 起 させ る。 衝 撃 波 圧 縮 で は 試 料 内 の衝 撃 波 特 性 を 知 る測 定 上 の要 請 と,測 定 結 果 の数 式 化 を 簡 略 にす るた め 一 次 元 の 衝 撃 波 が 使 用 さ れ る。 この た め に 平 面 爆 鍵 波 発 生 装 置 が 必要 な の で あ る。 直 接 方 法 で 試 料 に 誘 起 され る圧 力 は,試 料 の 初 期 比 重,爆 薬 の 爆 発 圧 力 に 依 存 し,爆 発 圧 力 が 高 い ほ ど誘 起 され る衝 撃 波 圧 力 も高 い 。 高 性 能爆 薬 を使 用 す る 時,金 属 に 誘 起 され る衝 撃 波圧 力 は 高 々600kbar程 度 で あ る。 (b)飛翔 体 の 衝 突 第2の 方法 は 高 速 飛 翔 体 を 作 り,こ れ を 試 料 に平 面 衝 突 させ る方 法 で あ る。 飛 翔 体 が 他 の 物 質 に 平 面衝突 す る と,衝 突 面 よ り一 次 元 の 衝 撃 波 が 発 生す る。 高 速 飛翔 体 を 得 る方 法 と し ては,図2に 示 す 爆 薬 の 爆 発 ガス に よる 加 速 方法 とGas Gun7)と に大 別 され る。Gas Gunは 大 砲 と同様 な原 理 で 飛 翔 体 を生 み だ す 。 よ り超 高 速 を得 る 注1)衝 撃 波 背 後 で の この よ うな 高 圧 に 対 して 疑 問 視 さ れ る 方 が 多 い で あ ろ うと思 わ れ るが,後 節(II)で も述 べ る よ うにRankine Hugoniotに よる 流 れ の 保 存 則(質 量,運 動 量,エ ネ ル ギ ー の 各 保 存 式 が お か され な いか ぎ り,測 定 され る 圧 力 は 正 し く,か つ 容 易 に測 定 で き る。 注2)こ の よ うな 短 い時 間 で も,衡 撃 波 の 背 後 で 物 質 は 十 分,熱 力 学 的 平 衡 状 態 に あ る こ とが,多 くり 事 実 よ り確 め られ て い る 。

-9-2528  爆 薬 と 超 高 圧 衝 撃 波(I)

図1  直接法

た め に は,Heな どの 軽 気体 を 急 激 に 加 熱 膨 張 させ 飛 翔 体 を加 速 す るLight Gas Gunが 用 い られ る。

爆 薬 加 速 とGas Gunに よ る方 法 の 差 異 は,前 者 で は 容 易 に大 き なデ ィ メ ンジ ョ ンの 超 高 速 体 が 得 られ る こ と で あ り,後 者 で は 大 きな 飛 翔 体 を 作 りに くい が 爆 薬 を使 用 し ない ゆ え 危 険 性 が 少 な い こ と,ま た 繰 り返 し の使 用 が で き るな どの 利 点 を もつ こ とで あ る。 爆 薬 加 速 に よ る 飛 翔 体 衝 突 法 の 場 合,試 料 に 誘 起 され る衝 撃 波 圧 力 は飛 翔 体 の速 度,初 期 密 度 が 大 きい ほ ど 高 く,直 接 法 よ り も 一 桁 大 きい 超 高 圧 力 が 得 られ ,ま た図1,図2の 圧 力 プ ロフ ィルに 示 す よ うな パ ル ス シ ョッ クが 得 られ る とい う 特 徴 を もつ 。 (c)その 他 の 方 法 2つ の衝 撃 波 が 衡 突 す る と,衝 突 面 の 背 後 で は単 一 の 衝 撃 波 よ りも圧 力が 高 くな る。 特 に 衝 突 に よ リマ ッハ軸 が で き る と,マ ッハ軸 背 後 で の 衝 撃 波 圧 力 は 衝 突 前 よ り も数倍 も高 くな る 。図3は 爆 薬 加 速 飛 翔 体 に よ り発 生 す る衝 撃 波 を衝 突 させ,マ ッハ 軸 を 作 る方 法 の概 略 図 で, ソ ビエ ト8)で は この 方法 に よ り鉄 な どに10M.bar程 度 の 高圧 力 を得 て い る。 そ の 他,高 速 水 流 に よ る もの9), 核 爆 発 に よ る方法3)な どが 報 告 され て い るが,ま だ一 般 的 方法 とは い え な いで あろ う。 図4に 爆発,衝 突 な どに よ る動 的 圧 力 の 概 略値 を掲 げ る。 筆 者 ら の知 る限 り,現 在報 告 され て い る最 高 圧 力 は 図2  飛翔体法 図3  Driver Mach法 Al'tshulerら10)の 銅,鉛 鉄 な どに お け る30M.barと い う値 が 最 高 と思 わ れ るが,こ の よ うに静 的 な 方 法 で は と, うて い不 可 能 と考 え られ る超 高圧 力が,比 較 的 容 易 に 得 られ るの が 動 的 方 法 の 最 大 の 利 点で あ ろ う。 1.3相 図 Bridgemanに よ り行 なわ れ た 圧 力範 囲 を,さ らに 高 圧 域 に 外 挿 す るた め 最 初 に 爆 薬衝 撃 波 を用 い て,P(圧 力),V(体 積)図 を 得 た の はWalsh, Christian11)ら で あ るが,そ の 後,主 と して 米 ・ソの研 究 者 に よ りほ とん ど あ らゆ る物 質 に つ い て 数M.bar程 度 の 圧 力 範 囲 まで のP-V図 が得 られ て い る 。 図5,図6に 代 表 的 物 質 の 衝撃 波 圧 縮 に よ る,P-V, P-T(温 度)図 を掲 げ る。 塩 類,岩 石,合 金 な どの 多 -10-  高圧 力 第9巻 第6号

高 圧 力  2529 図4  圧 力 の ひ ろ が り くの 物 質 に つ い て 相 転 移 注3)(融 解 は 除 く)が 観 測 され, そ の うち 特 に 興 味 あ る もの は液 体(H2O, CCl4, CHCl3, C6H6 etc)と 黒鉛 の 場 合 で あ ろ う。液 体 の うち で も特 に 四 塩 化炭 素(CCl4)に つ い て は,衝 撃 波 圧 力が150∼160 kbar近 傍 で 特 異 な 現 象 を 呈 し,こ の よ うな 現 象が 四塩 化 炭 素 の いか な る 変化 に基 づ くのか 問 題 視 され て い る12) 黒 鉛 につ い て は古 くか ら動 的圧 縮 に よ る ダ イ ア モ ン ド合 成 の 試 み が な され て い た らし いが3),Alderら13)に よ り 衝 撃 波 圧 縮 の本 格 的 な実 験 が 行 な わ れ,黒 鉛 か ら ダイ ア モ ン ドの 相 転 移 が 発 見 され た 。 衝 撃 波 圧 縮 の場 合 圧 力 が 解 放 され る と も との 状 態 に も ど る ため,回 収 した もの は や は り黒 鉛 にす ぎな い とい う 欠点 が あ った が,De.Carliら14)は 特 殊 な 炭 素 を使 用 す る こ とに よ り衝 撃 波 圧 縮 に よる ダ イ ア モ ン ドの 合成 回収 に 成功 した 。後,デ ュポ ン社 な どで 方法 の 改 良が 行 なわ れ,現 在Shock Diamondと し て市 販 され て い る そ うで あ る注4)(図7にAlderら の炭 素 の 相 図 を 示 す)。 衝撃 波 圧縮 に よ るP-V(こ れ をHugoniot P-V図 と呼 ぶ)関 係 を通 常 の 等温 圧 縮 曲 線 に転 換 す る 試 みがWalsh 図5  銅 の 衝 撃 圧 縮 曲 線

(McQueen and Marsh, JAP. 31 1253(1960))

図6  塩化 ナ トリウ ムP-T曲 線(文 献6) 以 来 行 なわ れ,低 圧 域 で は 静 的 な 方 法 に よ る等 温 曲 線 と 比 較 さ れ て い る。 ま た超 高 圧 領 域 で の状 態 式 は,現 在 Fermi-Dirackの 縮 退 気 体 の 状 態 式 が 適 用 し得 る よ うな 圧 力 範 囲 に まで近 づ い て い る15),16)。 1.4降 伏 破 壊 現 象17),18) 固 体 中 の衝 撃 波 面に 関 し て も行 なわ れ てい る こと で あ るが 動 的 圧 力 下の 固体 の 降 伏 破 壊 現 象 は,転 移 と結 び つ け て 現 象の 解 明が 試 み られ てい る。 衝 撃 波圧 縮 に よ る 固 体 の 降伏 現 象 は,Minshall19)に よ って 鉄 に つ い ての 弾 注3)衝 撃 波 圧 縮 に よる 相 転 移 に つ い て は(II)で 述 べ る 。 ま た,衝 撃 波 圧 縮 の場 合 な ぜ この よ うな 短 時 問(10-6sec程 度)に 相 転 移 を 生 ず るか の理 由 はShock front背 後 で は 極 め て 多 量 の格 子 欠 陥 を 生 ず る こ と,Shearが 強 く働 くこ と な どに よ り説 明 され て いる 。 注4)Dulinは33)六 方 晶 系 か ら等 軸 晶系 のBoron Nitrideの 衝 撃

波(圧 力120∼300kbar)に よ る合 成 回 収 に 成 功 し て い る。

-11-2530  爆 薬 と超 高 圧 衝 撃 波(I)

図7  黒鉛 の衝撃圧縮曲線(文 献13)

性 塑 性 変化 が 観 測 され た 。 そ の 後 金 属 や無 機 の 単 結 晶類 に つ い て多 くの研 究 が な され,衝 撃 波 圧 縮 に よ る降 伏 点 (Hugoniot Elastic Limitと 呼 ぶ)が 求 め られ てい る。 ま た破 断 現 象 に 関 し て も,衝 撃 波 が 自 由表 面 に 到 達 し た と き生 ず る希 薄 波(Rarefaction Waveと 呼 び 圧 力 解 放 波 で あ る)に よ り破 断 が 起 こ る もの と し て,固 体 の 引 張 強 度 と初 め に与 えた 衝 撃 波 圧 力 との 関 係 づ け が 行 なわ れ て い る。 特 に衝 撃 波 圧 縮 に よ り物 質 が 相 転 移 して い る と,圧 力解 放 の過 程 でRarefaction Shockと 呼 ば れ る 不 連 続 的 な 負圧 波 を生 じ,こ のRarefaction Shockが 互 い に衝 突 し て破 断 を 呈 す 時,破 断 面 は 鏡 面 の よ うに な め らか に な る こ とが 鉄 につ い て観 測 され て い る5)20)。 1.5光 学 現 象6) (a)屈折 反 射 透 明体 の衝 撃 波 背 後 で の屈 折 率 は 透 明体 が 衝 撃 圧 縮 に よ り失 透 し な い 限 り注5),爆 薬 レンズ を 用 い て 比 較 的容 易 に 測 定 され る。一 般 に圧 力 が 高 くな る と屈 折 率 は大 き くな るが,Zel'dovichら21)は 水 に つ い て1∼144kbarま で の衝 撃 波圧 力範 囲で 屈 折 率 を 測 定 し,Lorenz-Lorentz の 式 に基 づ く理 論 値 と実 測 値 と は高 圧 に な る ほ どか け 離 れ る こ とを 示 し,彼 らの 実験 式 を提 出 し て い る。 ハ ロゲ ン塩 の 単 結 晶 に つ い て はKormerら に よ り詳 し く測 定 さ れ,あ る衝 撃 波 圧 力 に な る と(相転 移領 域 と推 察 され る) 屈 折 率 が 異 常 に 変 化 す る こ とが観 測 され て い る。 一 次 元 の 衝 撃 波 波 面(衝 撃 波 の 先端 面 を い う)に 光 束 を あ て,そ の 反 射 光 を測 定 す る こ とに よ り衝 撃 波 波 面 の 図8 圧 縮 に よ る鉄 と マ ン ガ ニ ンの 抵 抗 変 化(文 献3) 反 射 率,衝 撃 波 下 の反 射 率 の測 定 もKormerら に よ り行 な わ れ て い る。 ま た波 長 既 知 の光 束 の 反 射 光 測 定 に よ り 衝 撃 波 の不 連 続 面 の厚 さ,つ ま り衝 撃 波 波 面 の 厚 さが 求 め られ て い る。Kormerら に よれ ば 密 度1g/cm2程 度 の 透 明体 中 を圧 力100∼300kbar程 度 で 伝 わ る衝 撃 波 の 不 連 続面 の厚 さは,100A以 下 で あ り驚 くほ ど小 さい 。 (b)衝撃 波 下 の発 光,光 の 吸 収 衝撃 波 圧 縮 で は物 質 は加 熱 さ れ温 度 が 上 昇 す る。 た と え ば密 度 が19/cm3の 物 質 は,500kbar程 度 の 衝 撃 波 背 後 で は数 千°Kに もな り強 く熱 発 光す る 。衝 撃 波 背 後 の 平 衡 温 度 は 状態 式 を用 い る こ とに よ り計 算 す る こ と もで き る が,ス ペ ク トル 分 析 に よ り直接 測 定 も可 能 で あ る。 し か し衝 撃 波 圧縮 下 の発 光 現象 は,単 純 に 熱 的 な もの で 説 明 され得 な い現 象が 特 に ハ ロゲ ン塩 類 に つ い て知 られ て お り,こ れ らの 異常 発 光 が何 に起 因す る のか 種 々論 ぜ ら れ て い る。衝 撃 波 下 の光 の 吸収(透 明体)も 前 記 と同 様 な 方法 で 吸収 係 数が 測 定 され て い るが,発 光 現 象 の場 合 と同 様 に 異常 吸収 が 特 に ハ ロゲ ン塩 類 に はみ られ る よ う で あ る。 発 光,光 吸 収 な どの 機構 に 関 し て は 筆者 ら の専 門 外 で あ るゆ え,興 味 の あ る読者 は 文献4)のKormerの 統 一 的 論 文 を 読 まれ る こ とを 推 奨 す る 。 1.6電 磁 現 象 (a)電気 伝 導 度 数 多 の 物 質 に つ い て 衝 撃 波 圧 縮 下 の 電気 伝 導度(抵 抗) が 測 定 され て い る。 金 属 の抵 抗 変化 の代 表 例 を図8に 示 注5)こ の よ うな 理 由 と して,新 し く強 い 吸収 体 を 生ず る,衝 撃 波 圧 縮 下 で 部 分 的 化 学 変 化 を 生 じ,生 成 物 が 不 透 明 で あ る,ク ラ ック(固 体),cavity(液 体)を 生 じる,液 体 の 部 分 的 固化 現 象 な どが 考 え られ る 。 -12-  高圧 力 第9巻 第6号

高 圧 力  2531 す 。動 的 圧 力下 の 場 合,静 的 圧 力 下 の抵 抗 変 化 と概 略 抵 抗 は類 似 変 化 を 示 す が,相 違 点 は前 者 の場 合,圧 力 増 大 と と もに抵 抗 が増 加 す る傾 向 を 示 す こ とで あ る。 これ は衝 撃 波 圧 縮 下 で 温度 上 昇 が 無 視 で き ない こ とに 起 因す る もの と考 え られ る。 図8に 示 され る マ ンガ ニ ン合 金 は衝 撃 波 圧 縮 に対 し て異 常 性 が 少 な い こ と か ら,衝 撃 波 圧 力 の キ ャ リブ レー シ ョ ンに 用 い られ て い る。 液体,固 体 を問 わず 不 導 体,半 導 体 に つ い て も伝 導 度 測 定 が 行 な わ れ,100∼300kbar程 度 の 衝 撃 波 圧 力 下 で抵 抗 が 数 Ωcm以 下 に な る こ と が 知 ら れ て い る 。 た と え ば100kbarの 衝 撃 波 圧 力 下 で は,Brishら22)に よれ ば 水 は、105Ωcmか ら5Ωcmに,パ ラ フ ィ ン は1018Ωcmか ら10-2Ωcmへ と 抵 抗 が 減 少 す る。 衝 撃 波 圧 縮 に よ る こ の よ う な 抵 抗 減 少 は 熱 励 起 に よ る Carria数 の 増 加(イ オ ソ化 も 含 む)と,Valence-Con-duction Band間 の エ ネ ル ギ ー ギ ャ ッ プ の 減 少 に よ り説 明 さ れ て い る が,硫 黄,ヨ ウ 素 な ど の よ うに 物 質 が 金 属 状 態 へ 転 移 す る 時,極 度 に 抵 抗 が 減 少 す る 場 合 も あ る3) (b)Shock Current(衝 撃 誘 起 電 流) Jaccuesson3) Palaner 23)ら は,図9に 示 す よ う な 銅 板 に 熱 電 対 を つ け て 銅 板 に 衝 撃 波 を 入 射 さ せ る と電 圧 が 誘 起 さ れ る こ と を 発 見 し た 。 こ の 誘 起 電 圧(電 流)は,衝 撃 波 に よ る 昇 温(180℃ at 300kbar)と 同 温 度 の 銅 一 熱 電 対 間 に 予 想 さ れ る 熱 電 流 と は 比 較 に な ら な い ほ ど 大 き く,Anomalous Thermo Elecric Effectと 呼 ば れ る 不 思 議 な 現 象 で あ る 。Desoyer24)は こ の 効 果 はGe, PbTe な ど の 半 導 体 に も あ る こ と,ま た 異 種 の 金 属 を 衝 撃 波 の 進 行 方 向 と 平 行,あ る い は 垂 直 に 接 触 させ て も生 ず る こ と,発 生 す る 電 圧 は 衝 撃 波 圧 力 に ほ ぼ 比 例 す る こ と を 報 じ て い る 。

(c)Shock Polarization of Dielectrics(衝 撃 分 極), Depolarization(衝 撃 誘 電 破 壊),Demagnetization (衝 撃 消 磁) Hauver25)は 図10に 示 す よ う な 方 法 で,Polystylene, Plexiglasな ど の 誘 電 体 に 平 面 衝 撃 波 を 入 射 さ せ る と 回 路 に 電 圧(電 流)が 発 生 す る こ と を 発 見 し た 。 こ の 現 象 の 理 論 化 は,Allison26),Harris27)ら に よ り試 み ら れ て い る が,図10に 示 す よ う な 系 に は 何 ら 電 圧 源 が な い こ と か ら,衝 撃 波 波 面 背 後 で 誘 電 体 が 分 極 す る た め に 生 じ る 変 位 電 流 に よ り電 圧 が 誘 起 さ れ る ら し い 。 図9  衝撃波に対す る熱電対の応答(文 献23) 図10 衝撃波 による分極 の測定配置(丈献25) この現 象の 特 徴 をHauver28),Morvan29)に し たが っ て 要 約 す れば,(1)極 性 の 大 き い誘 電 体 ほ ど,(2)衝 撃 波 圧 力 が 大 き い ほ ど誘 起 電 圧 が 高 くな る こ と,(3)衝 撃 波 背 後 で 誘 電 体 が 相 変 化 を 呈 す と誘 起 電 圧 に 異 常 性 を 生 じ,正 負 が 逆 転 す る こ と もあ る な どの こ とで あ ろ う。 誘 電 体 のShock Poralizationに 類 似 した 現 象 と して, 強 誘電 体 のShock Deporalization,磁 性 体 のShock Demagnetizationな どの 現 象 も観 測 され て い るが,詳 し くは文 献3)4)を 参 照 され た い 。 (d)磁場 の動 的 圧 縮 磁 場 を 導 体 で 極 め て短 時 間 に 圧 縮 し超 高 磁 場 を得 る試 み や,そ の 時 の 電 磁 誘 導 を 利 用 して 大 電 流 を取 り出す 方 法 に爆 薬 が 使 用 され てい る。 種 々の 方 法 が 試 み られ て い

-13-2532  爆 薬 と 超 高圧 衝 撃波(I) 図11  MK-1 GENERATOV(文 献30) る が,図11に そ の一 例 を示 す 。 円 筒状 の 導体 の周 囲 に コ イ ル を お き,そ の 周囲 を高 性 能 爆 薬 で 包 む。 大 容 量 の コ ンデ ンサ を放 電 させ コイ ル に電 流 を流 し,導 体 内の 中 空 に 磁 場 を発 生 させ 内部 磁 場 が 最 大 な る時 周 囲 の 爆 薬 を 爆 発 させ,導 体 で 内部 磁 場 を 圧 縮 す る。 理 想 的 に は 爆 発 ガ スに よ る導 体 の 圧 縮 効 果 と 内部 磁 気 圧 力 が 等 し くな る ま で 内部 磁 場 は圧 縮 され,極 め て超 高 磁 場 が 得 られ る。 爆 薬 利 用 の 圧 縮 に よ り得 られ る 磁 場 はSakarov30)に よれ ば 数10メ ガ ガ ウ スに も達 し,磁 場 圧 縮 時 の 電 磁 誘導 に よ り外 部 に取 り出せ る電 流 はShearerら31)に よれば 数 千 万 ア ンベ アに も な る。 結 局,磁 場 圧 縮法 は 爆 薬 の爆 発 時 に 解放 され る ケ ミカル な エ ネル ギ 注6)を 電磁 エ ネ ル ギ に 変 換 す る もの で 超 高 容 量 の コンデ ンサ(爆 薬 コ ンデ ンサ ー)と して 将 来 の 実用 化 が 期 待 され る。 また この 方 法 で 得 れ る超 高 磁 場 で の 物性 研 究 もGarn32)に よっ て試 み られ てお り,Sakarov30)は 磁場 圧 縮 に よ り得 られ る超 高 磁 場,超 高 電 流 の他 分 野へ の 適 用 に つ い て 論 じて い る 。 つ け加 え るに 図4図 中 の 磁 気駆 動 飛 翔体 の衝 突に よ り得 られ る圧 力 はSakarovの:文 献 よ り筆 者 らが 推 定 し た 推 定 値 で あ る。 1.7工 学 的 応 用 爆 薬 の 爆 発 な らび に そ の 時 発 生 す る衝 撃 波 の 利用 例 の うち,古 くか ら行 な わ れ,か つ最 も一 般 的 な もの は土 木, 建 築,鉱 山 で の"発 破"で あ ろ う。 金属 関係 で は 同質, また は 異 質 金 属 を 圧 着 す る"爆 発圧 着"と か 種 々 の型 へ の"爆 発 成 型""爆 発 硬 化""爆 発 切 断"な どが 行 なわ れ 実 用 化 され て い る。 筆 者 らの 知 る限 り,爆 薬 の 実 際 的 利用 は ま だ まだ 特 殊 分 野 に 限 定 され て い る と思 わ れ るが,Shock Diamond の 合 成例 の よ うな 新 物 質 の 高 圧 合 成 とか,前 述 し た爆 薬 コ ンデ ンサ な ど に み られ る よ うに,爆 薬,衝 撃 波 の一 般 的利 用 は将 来大 い に期 待 され る。 文 献

1) M.H.Rice, R.G.Mcqueen in Solid State Physics. Vol.6, Academic Press 1958.

2) G.E.Duball in High Pressure Physics & Chemistry Vol.2 Academic Press 1963.

3) S.D.Hamann in Advance in High Pressure Research Vol.1 Acadnmic Press 1966.

4) D.G.Doran, R.K.Linde in Solid State Physics Vol.19, Academic Press 1966.

5) L.V.Al'tshuler, Soviet Phys. USPEKHI 8 52 1965. 6) S.B.Kormer Soviet Phys. USPEKHI 11, 229, 1968. 7) R.Kinslow High Velocity Impact Phenomena Academic

Press 1970.

8) L.V.Al'tshuler et al, Soviet Phys. J.E.T.P 14, 986, 1962.

9) M.I.Vortnikova, Combustion, Explosion & Shock Waves 1, 3, 1965.

10) L.V.Al'tshuler et al Soviet Phys. J.E.T.P. 29 630, 1969.

11) T.M.Walsh, R.H.Christian, Physical Review 97, 1544, 1955.

12) R.D.Dick, J.C.P. 52, 6021, 1970.

13) B.J.Alder, R.H.Christian, Physical Review Letters 7, 367, 1961.

14) P.S.DeCarli, J.C.Jamisen, Science, 1 33 1821, 1961. 15) L.V.Al'tshuler et al, Soviet Phys. J.E.T.P 15, 65,1922. 16) L.V.Al'tshuler, Soviet Phys. U.S.P.E.K.H. 1, 11 678,

1969.

17) K.A.Gschneidner et al in Metallurgy at High Press urea & High Temperatures. Gordon & Breach Sci Pub. 1964.

18) G.E.Duball et al in Response of Metalas to High Velocity Deformation, Int. Pub. 1961.

19) S.Minshall, J.A.P 26 463, 1955.

20) A.G.Ivanov, S.A.Novikov, Soviet Phys. J.E.T.P 13, 1321, 1961.

21) Ya.B.Zel'dovich, Soviet Phys. Doklady. 6, 494, 1961. 22) A.A.Brish et al Soviet Phys. J.E.T.P 11, 15, 1960. 23) E.P.Palmer, J.A.P. 35, 3055, 1964.

24) D.C.Desoyer, 5th. Detonation Symposium Preprints. 285, 1970.

25) G.E.Hauver, J.A.P 36, 2113, 1965. 26) F.E.Allison, J.A.P. 36, 2111, 1965. 27) P.Harris, J.A.P. 36, 739, 1965.

28) G.E.Hauver, 5th. Detonation Symposium Preprints, 313, 1970.

29) J.Morvan, H.Pujols, 5th. Detonation Symposium Pre-prints. 341, 1970.

30) A.D.Sakharov, Soviet Phys. USPEKHI, 9, 294, 1966. 31) J.W.Shearer et al J.A.P. 39, 2102, 1968.

32) W.B.Garn et al Rev.Sci.Instn. 39, 1313, 1968. 33) I.N.Dulin et al Soviet Phys., Solid State 11, 1016, 1969.

注6)通 常 の 高 性 能 爆 薬 で は1∼2kcal/g程 度 で あ る