Ing. Jiří Pachman, Ph.D.

Vědecké zaměření

Testování energetických materiálů

Aktivity mého zájmu na Ústavu energetických vždy směřovaly a směřují ke sledování vlastností výbušin všeho druhu. Prakticky mě nikdy příliš nezajímala syntéza a příprava nových látek, vždy mě ale fascinovaly metody umožňující jejich popis z nějakého nového úhlu. Jako chemik jsem tedy inklinoval spíše k analytickým metodám a to speciálně s ohledem na jejich použití v oblasti výbušin.

Testování sypných vlastností třaskavin (spolupráce s firmou Austin Detonator)

Nově připravené výbušiny je vždy nejprve třeba charakterizovat z hlediska stability a manipulační bezpečnosti. Toto se ještě děje v laboratoři, kdy je vzorek v malém množství postupně testován pomocí diferenční termické analýzy, diferenční skenovací kalorimetrie, termogravimetrie či akcelerační kalorimetrie. Před těmito testy jsou vzorky podrobeny klasickému stanovení čistoty pomocí kapalinové chromatografie a zkontrolovány infračervenou spektrometrií. Někdy je třeba sledovat i vlastnosti mechanické. Takto ověřené jsou následně vzorečky testovány na citlivost k nárazu, tření a elektrostatické jiskře. Tím je završena jejich charakterizace v malém množství a přichází na řadu testování ve velkém, tedy fyzika výbuchu. Někdy jsou vzorky testovány i poněkud méně obvyklými metodami, např. čichem.

“Nechemické” testování výbušin (spolupráce s ČZU, fotil Ludva 2012)

Fyzika výbuchu

Od doby, kdy jsem se stal zaměstnancem ÚEnM, se věnuji výuce a experimentální činnosti v oblasti výbuchu a jeho působení na okolí. Zde se opět zabývám tím, jak sledovat vlastnosti výbušin, nikoliv však již jen pomocí vybavení typického pro chemickou laboratoř, ale hlavně pomocí vybavení specifického pro sledování vlastností výbušin a jejich účinků na okolí.

Příprava experimentu není vždy typicky laboratorní úlohou (spolupráce s ČVUT, fotil Vojta 2013)

Studium výbušin a jejich působení na okolí je nedílně spjato s rázovými vlnami, což jsou specifické tlakové vlny s velice zajímavými vlastnostmi. Bohužel se vždy pohybují nadzvukovou rychlostí a jsou tak pro sledování okem či s využitím běžné techniky příliš rychlé. Z tohoto důvodu se v současné době zabývám vývojem a implementací metod, které umožňují rázové vlny a výbuchem generované děje s nimi spojené sledovat.

Měření vzdušných rázových vln za bariérou, Ondra a Tomáš připravují tlaková čidla do předepsané vzdálenosti
(spolupráce s ČVUT, 2013)

Vizualizace selhávky detonace TNT nálože
(měřeno v rámci projektu OPTIMEX, TAČR TA02010923, měřili Ondra s Martinem, 2013)

Postup deflagrace trhavinovou náloží - expoziční doba 500ns, rychlost 300 000 fps
(měřeno v rámci projektu OPTIMEX, TAČR TA02010923, měřili Ondra s Martinem, 2013)

Měření útlumu rázové vlny v betonu (spolupráce s ČVUT, 2013)

Třaskaviny

Třaskaviny jsou látky mimořádně citlivé k vnějším podnětům, což je činí z hlediska testování obzvláště náročnými na manipulaci. Jsou to látky schopné detonovat i v malém množství a tedy působit na okolí rázovou vlnou. Kombinace velké citlivosti a snadného přechodu do detonace činí práci s třaskavinami relativně nebezpečnou. Na druhou stranu je možné sledovat jejich funkci na rozdíl od trhavin i v malém množství.

Videa

Vizualizace rychlých dějů je základním předpokladem jejich správného pochopení jejich mechanismu. Níže uvedená videa jsou příkladem nezbytnosti využití různě rychlého záznamu pro různě rychlé děje.

Požadavky na studenty (diplomové práce)

• Znalost angličtiny na komunikativní úrovni, ruština výhodou

• Absolvovány předměty fyzika, fyzikální chemie, chemické inženýrství, matematika

• Znalost základních numerických metod pro zpracování signálu

• Schopnost pracovat samostatně

• Schopnost logicky přemýšlet

Zahraniční stáž

• 2005 – 2007: Energetic Material Research Centre, Nanyang Technological University, Singapore (výzkumný pracovník)

Vedení studentských prací

Disertační práce (školitel specialista):

• Elbeih A.: Studium nových energetických materiálů, disertační práce, 2012.

• Kunzel M.: Charakterizace detonace pomocí optických metod, disertační práce, probíhá.

Diplomové práce:

• Vala R. : Citlivost PETN a jeho flegmatizátů, diplomová práce, 2008.

• Skorčík P.: Stanovení parametrů vzdušných rázových vln, diplomová práce, 2009.

• Kyselka M.: Útlum rázových vln v PMMA - kalibrace GAP testu, diplomová práce, 2010.

Bakalářské práce:

• Grega J.: Moderní metody bezdotykové analýzy výbušin, bakalářská práce, 2009.

Publikační aktivita

Monografie

• Matyáš R., Pachman J.: Primary Explosives. Springer, Heidelberg 2013.

Články v odborných časopisech

• Pachman J., Selesovsky J., Dynamic mechanical analysis for characterization of solid rocket propellants - transitions in double base propellant, Science and Technology of Energetic Materials, 66(5), 380- 383 (2005).

• Matyáš R., Pachmáň J.: Thermal stability of triacetone triperoxide; Science and technology of energetic materials; 2007; 68; 111-116.

• Matyáš R., Pachmáň J., Ang H. G.: Study of TATP: Spontaneous Transformation of TATP to DADP (short communication); Propellants, Explosives, Pyrotechnics; 2008; 33; 89-91.

• Matyáš R., Pachmáň J., Ang H. G.: Study of TATP: Spontaneous transformation of TATP to DADP (full paper); Propellants, Explosives, Pyrotechnics; 2009; 34; 484-488.

• Matyáš R., Pachmáň J.: Study of TATP: Influence of reaction conditions on product composition; Propellants, Explosives, Pyrotechnics; 2010; 35; 31-37.

• Elbeih, A. - Pachmáň, J. - Zeman, S. - Trzciňski, W. - Akštein, Z. - Sućeska, M. Thermal stability and detonation characteristics of pressed and elastic explosives on the basis of selected cyclic nitramines. Central European Journal of Energetic Materials, 2010, vol. 7, no. 3, s. 115-129. ISSN: 1733-7178.

• Šelešovský, J. - Pachmáň, J. Probit analysis - a promissing tool for evaluation of explosive's sensitivity. Central European Journal of Energetic Materials, 2010, vol. 7, no. 3, s. 268-279. ISSN: 1733- 7178.

• Pachmáň J., Matyáš R.: Study of TATP: Stability of solutions; Forensic Science International; 2011; 207; 212-214.

• Matyáš R., Jirásko R., Lyčka A., Pachmáň J.: Study of TATP: Formation of new chloroderivates of triacetone triperoxide; Propellants, Explosives, Pyrotechnics; 2011; 36; 219-224.

• Braithwaite, C.H., Pachman, J., Majzlik, J., Williamson, D.M.: Recalibration of the large scale gap-test to a stress scale, Propellants, Explosives, Pyrotechnics 37 (5) , pp. 614-620 (2012).

• Elbeih A., Pachmáň J., Trzciński W. A., Zeman S., Akštein Z., Šelešovský J., Study of Plastic Explosives based on Attractive Cyclic Nitramines Part I. Detonation Characteristics of Explosives with PIB Binder. Propellants, Explosives, Pyrotechnics (2011), 36(5) 433-438;

• Elbeih A., Zeman S., Pachmáň J., Vávra P., Trzcinski W. A., Akštein Z., Detonation Characteristics of Attractive Cyclic Nitramines Bonded by Plastic Matrices Based on Polyisobutylene and Poly(methyl methacrylate) Binders., Journal of Energetic Materials (2012), 30(4), 358-371.

• Pinc L., Matyáš R., Pachmáň J., Šelešovský J., Kloubek M.: Možnosti olfaktorické detekce nitromethanu ve směsi se zcitlivovadly; Bezpečnostní teorie a praxe; 2013; zvláštní číslo, 347-354.

• Elbeih A., Pachmáň J., Zeman S., Vávra P., Trzciński W. A., Sućeskla M., Akštein Z., Study of Plastic Explosives based on Attractive Cyclic Nitramines Part II. Detonation Characteristics of Explosives with Polyfluorinated Binders. Propellants, Explosives, Pyrotechnics, 38 (2), 238–243, 2013.

• Elbeih A., Zeman S., Pachmáň J., Effect of polar plasticizers on the characteristics of selected cyclic nitramines., Central European Journal of Energetic Materials, , 10, 3, 339-349, 2013.

• Pachman J., Matyáš R., Künzel M., Study of TATP: Blast wave characteristics and TNT equivalency of small charges, Shock Waves, 2014 (accepted).

Více informací zde.