花火起爆装置

花火において、花火点火装置（イニシエーターまたは点火装置とも呼ばれる）は、主にテルミット、ガス発生器、固体燃料ロケットなど、他のより点火しにくい物質に点火するために使用される花火組成物を含む装置である。この名前は、組成物自体を指す場合もよく使用される。

花火起爆装置は、加熱されたブリッジワイヤやブリッジ抵抗器などを使用して、電気的に制御されることが多い（電気花火起爆装置と呼ばれる）。これらは雷管やその他の起爆装置に多少似ているが、衝撃波を発生させる意図がない点で異なる。このような花火起爆装置の例としては、電気マッチがある。

使用される高エネルギー物質は、パイロジェンと呼ばれることが多く、通常は燃料と酸化剤から作られた花火組成物であり、燃料は目的の物質の発火を引き起こす/促進する大量の高温粒子を生成します。

起爆剤の組成は閃光火薬に似ているが、爆発を意図していないため燃焼速度が異なり、意図的に高温粒子を多く生成する。また、テルミットよりも発火しやすい傾向があり、テルミットとも類似点がある。

一般的に使用される酸化剤は、過塩素酸カリウムと硝酸カリウムです。一般的に使用される燃料は、チタン、チタン(II)水素化物、ジルコニウム、ジルコニウム水素化物、ホウ素です。燃料粒子のサイズは、必要な燃焼時間で高温粒子を生成するように決定されます。

より特殊な材料、例えばカルボランも使用できる。^[1]

特殊な用途では、空気に触れると発火する自然発火性点火剤が使用されることがあります。トリエチルボラン/TEA-TEB は、ロッキード SR-71ジェット エンジン、サターン V の第 1 段のロケットダイン F-1エンジン、アトラス V の第 1 段に使用される NPO エネルゴマッシュのRD-180エンジン、およびファルコン 9 の第 1 段に使用される SpaceX のマーリンエンジンの点火剤として使用されました。

最も一般的な起爆剤の1つはZPP、つまりジルコニウム過塩素酸カリウムで、金属ジルコニウムと過塩素酸カリウムの混合物です。この混合物はNASA標準起爆装置^[2]に使用されており、NASA標準雷管^[3]を含むさまざまな花火システムに点火するために使用されます。圧力上昇が速く、ガス発生が少なく、点火時に高温の粒子を放出し、熱的に安定しており、保存期間が長く、真空下でも安定しています。静電気の影響を受けやすいです。

もう一つの一般的な点火剤の配合は、BPN、BKNO3、またはホウ素-硝酸カリウムで、重量比でホウ素25%と硝酸カリウム75%の混合物です。これはNASAなどで使用されています。熱的に安定しており、真空中でも安定しており、燃焼速度は圧力に依存しません。

黒色火薬と比較すると、BPN ははるかに高温で燃焼し、より多くの固体残留物を残すため、複数回使用システムには黒色火薬が好まれます。

BPN は高温であるため、エアバッグ、ロケット エンジン、デコイ フレアなど、迅速かつ再現性のある起動が重要な用途に適しています。ただし、比較的高価です。

BPNは固体ロケット推進剤の原料としても使用できます。

BPNはレーザーで点火できる。^[4]真空中での点火には、出力0.4ワット以上の半導体レーザーを使用できる。^[5]

他に遭遇する混合物としては、アルミニウム-過塩素酸カリウムとチタン-アルミニウム-過塩素酸カリウムがある。 ^[6]

金属水素化物と酸化剤の混合物は、金属を対応する水素化物に置き換えます。通常、対応する金属酸化剤の組成物よりも安全に扱うことができます。燃焼中に水素も放出され、二次燃料として機能します。一般的には、ジルコニウム水素化物、チタン水素化物、ホウ素水素化​​物が使用されます。

ZHPP（ジルコニウム水素化物-過塩素酸カリウム）は、純粋なジルコニウムの代わりにジルコニウム水素化物を使用したZPPの変種です。ZPPよりも取り扱いがはるかに安全です。^[7]

THPP （チタン水素化物過塩素酸カリウム）は、チタン（II）水素化物と過塩素酸カリウムの混合物です。ZHPPに似ています。ZHPPと同様に、チタン過塩素酸カリウムよりも取り扱いが安全です。^[7]

金属間化合物の形成は、開始剤として使用できる強力な発熱反応となる可能性があります。

チタン・ホウ素化合物は、一般的に使用されている最も高温の花火反応の1つです。固体でガスを含まず、花火の起爆剤として、または閉じ込められたガスを加熱して機械的な作業を行うために使用できます。^[8]

ニッケル-アルミニウム 積層板は、電気的に起動する花火起爆装置として使用できます。NanoFoilはそのような材料で、市販されています。

パラジウム被覆アルミニウム線は、パイロフューズとして知られるヒューズ線として使用できます。^[9]反応は、通常、電流パルスによって供給される熱によって開始されます。反応はアルミニウムの融点である600℃で始まり、2200～2800℃の温度まで激しく進行します。反応には酸素の存在は必要なく、線は消費されます。^[10]

パイロフューズは、様々な直径（0.002インチから0.02インチ）の単線、編組線、リボン、箔、顆粒の形で提供されています。パラジウム、白金、または5％ルテニウムを含むパラジウム合金は、アルミニウムと一緒に使用できます。^{[11] [12]}パイロフューズのブリッジワイヤは、スクイブや電気マッチに使用できます。パイロフューズの箔は、たとえば、さまざまなディスペンサーや消火システムのシールに使用できます。^[13]パラジウムマグネシウム組成物も使用できますが、市販されていないか、少なくともそれほど一般的ではありません。^[14]

BNCP（cis-ビス（5-ニトロテトラゾラト）テトラミンコバルト（III）過塩素酸塩）は、もう一つの一般的な起爆剤物質です。これは比較的鈍感です。比較的短い距離で爆燃から爆轟への遷移を起こすため、雷管に使用することができます。その燃焼副産物は環境に比較的害を与えません。^[15]レーザーダイオードによって点火することができます。

アジ化鉛（Pb(N ₃ ) ₂、または PbN ₆）は花火の着火装置に使用されることがあります。

熱に敏感な他の物質も使用できます。例えば、HMTD、^[16] テトラゼン爆薬、モノニトロレゾルシネート鉛、ジニトロレゾルシネート鉛、トリニトロレゾルシネート鉛などです。^[17]

• シュプレンゲル爆薬