Explosivämnesvärldens revolutionärer väcker liv i forskning som var uträknad

Bara nya forskningsvägar kan leda till explosivämnen med extremt förbättrade prestanda

Av Lennart Wennberg och Henric Östmark

De flesta av dagens explosivämnen trotyl, pentyl, hexogen och TATB f ramställdes i laboratorier redan i s lutet av artonhundratalet. Explosivämnesområdet ansågs så sent som på sjuttiotalet som färdigforskat av vissa initierade bedömare.

Under det senaste årtiondet har emellertid flera nya substanser tagits fram med bättre egenskaper än de redan etablerade. Det beror bla på att det finns behov av :

• okänsligare och miljövänligare explosivämnen
• bättre prestanda.

En bidrag ande orsak till a tt nya ämnen nu kommer är att kvantmekaniska beräkningar har gjort det möjlig t att söka rationellt. Sedan är det ett svårt arbete att skapa tillverkningsmetoder för de beräknade ämnena. För att sedan kunna använda ett explosivämne måste dess egenskaper vara kända och detta kräver omfattande undersökningar. Viktiga egenskaper förutom höga prestanda är miljövänlig produktion, ogiftiga förbränningsprodukter, låg känslighet, bibehållna egenskaper i ett stort temperaturintervall, förenlighet med andra ämnen, goda åldringsegenskaper och slutligen inte minst låg tillverkningskostnad.

Evolution och revolution
Runt om i världen pågår en utveckling som kan delas in i två kategorier

• en evolutionell där man med traditionell kemi söker nya ämnen med bättre egenskaper men även med högre prestanda
• en revolutionär linje där avsevärt bättre prestanda eftersträvas

Vid FOAs institution för energetiska material har flera nya substanser tagits fram med goda egenskaper och prestanda. Först var ADN. Förutom att ha goda prestanda ger ADN miljövänliga slutprodukter (FOA-tidningen 2/96). Substansen tillverkas numera av Bofors Explosives AB i Karlskoga. Inledningsvis var ämnet tänkt som ett oxidationsmedel för krut.

Substansen har dock visat sig ha intressanta egenskaper som kan få tillämpningar främst i form av organiska salter, benämnda FOX- 12. Substanserna har goda brinnegenskaper, låg känslighet, låg löslighet i vatten, miljövänlig a förbränningsprodukter och är enkla att tillverka. Dessa ämnen har potential att kunna ersätta dagens nitrocellulosakrut i flera tillämpningar.

Jakt på bättre prestanda
Det länge sökts efter ett okänsligt explosivämne med prestanda motsvarande dagens bästa. FOX-7 är en sådant. Substansen har rönt ett stort intresse i USA. Det är främst amerikanska marinen som söker ett explosivämne som minskar risken för vådaexplosioner. Motsvarande behov finns på många andra områden och kommer förmodligen att resultera i strängare krav på ammunition och drivämnen.

Explosivämnen med bättre prestanda än dagens tros komma i bruk inom några år. CL- 20 är ett sådant med prestanda som är cirka 20 procent bättre än dagens bästa. Stora insatser görs för att sänka produktionskostnaderna så att CL-20 kan komma in i olika vapensystem. Beräkningar vid FOA tyder på att en RSV-stridsdel (riktad sprängverkan) med CL-20 och rätt material kan öka penetrationsförmågan med 40 procent.

Ett annat sätt att öka prestanda är att tillföra aluminium av nanometerstorlek till ett existerande explosivämne. En prestandaökning på 30 procent kan vara möjlig. Även inom detta område arbetar FOA.

Ett ämne som i USA presenterats som ett möjligt högpresterande explosivämne är tetraoxioktaazanaftalen. Angivna egenskaper är beräknade kvantmekaniskt. Ämnet har inte tillverkats. Syntetiseringen av detta ämne är en svår utmaning då molekylen innehåller mycket stora bindningsenergier.

För a tt ta fram explosivämnen med extremt höga prestanda måste andra vägar sökas än de rent kemiska metoderna. Vid FOA görs nu försök att tillverka en N4 molekyl. Den har beräknats kvantmekaniskt och befunnits stabil, men den har inte kunnat påvisats eller tillverkats. Beräkningarna tyder på att ämnet kan ha 3-5 gånger bättre prestanda än de bästa konventionella sprängämnena. FOA försöker att finna vägar till att tillverka molekylen, bla genom avstämd laserbestrålning av N2 i bestämda frekvenser. Ett till synes trivialt problem utgör s vårigheterna att detektera molekylen vars egenskap är okänd.

Gamla stridsdelar kommer inte att duga
Vad kan de nya explosivämnena medföra för den militärtekniska utvecklingen?

Den evolutionella utvecklingen kommer förmodligen att först resultera i raketer med bättre prestanda och effektivare undervattensvapen. I ett senare skede fås effektiv are och okänsligare ammunition samt effektivare krut.

De nya revolutionära sprängämnena kräver en utveckling av stridsdelsteknolog in för att kunna utnyttjas. I dagens stridsdelar optimeras ingående materials egenskaper med explosivämnet. För att kunna utnyttja framtidens explosivämnen krävs stora insatser både vad gäl ler materialforskning och stridsdelsteknologi. Förmodligen kommer vi i framtiden till följd av utvecklingen inom explosivämnesområdet även att se stridsdelar med helt nya verkansformer.

Från FOA-tidningen nr 2-1998 - www.foi.se/framsyn