Схема импульсного нейтронного генератора

Авторы патента:

Битулев Алексей Алексеевич (RU)

Боголюбов Евгений Петрович (RU)

Курдюмов Игорь Гаврилович (RU)

Кузнецов Юрий Павлович (RU)

Рыжков Валентин Иванович (RU)

Тювакин Дмитрий Викторович (RU)

Шахорин Николай Владимирович (RU)

G21G4/02 - источники нейтронов

Владельцы патента RU 2364965:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (RU)

Изобретение относится к разведке и обнаружению скрытых масс или объектов с использованием радиоактивности, конкретно к разработке схем питания импульсных нейтронных генераторов. Схема импульсного нейтронного генератора выполнена в виде модуля из последовательно соединенных блоков электроники, коммутации и блока нейтронной трубки. Блок электроники содержит фильтр питания, схему включения/выключения питания и схему формирования импульса управления. Блок коммутации содержит повышающий трансформатор с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига коммутатора, делитель зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатор. Блок нейтронной трубки содержит схему формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, схему питания ионного источника нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига нейтронной трубки и нейтронную трубку. Изобретение позволяет повысить надежность, стабильность и компактность. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные автогенератор, генератор управляемых импульсов, инвертор напряжения, разрядник и накопительный конденсатор, выход которого соединен с излучателем нейтронов. В устройство введены датчик разряда, содержащий трансформатор тока, и блок первичного запуска датчика разряда, которые обеспечивают подачу на генератор нейтронов импульсного напряжения с нормированной амплитудой независимо от сбоев в работе устройства. Патент Российской Федерации №2229751, МПК G21G 4/02, 2004 г.

Вышеприведенные устройства громоздки, состоят из раздельных комплексов: блока наземной аппаратуры, блока управления и питания и скважинного прибора, скважинного прибора с источником нейтронов, блока регистрации нейтронов и гамма-квантов, что снижает их надежность в эксплуатации.

Известна схема импульсного нейтронного генератора с элементами запуска, коммутации и блоком нейтронной трубки для импульсного нейтронного каротажа, состоящая из наземной аппаратуры управления и временного анализатора, блока питания, регистратора и скважинного прибора, состоящего из импульсного генератора быстрых нейтронов на базе ускорительной трубки со схемой запуска, содержащей импульсные высоковольтные трансформаторы, накопительный конденсатор и управляемый коммутирующий элемент радиометра, блоков питания генератора нейтронов, детектора радиоактивного излучения и электронной схемы, в схеме запуска ускорительной трубки между накопительным конденсатором и первичными обмотками импульсных высоковольтных трансформаторов подключен неуправляемый коммутирующий элемент, а в цепь управляемого коммутирующего элемента между его анодом и точкой соединения неуправляемого коммутирующего элемента с обмотками импульсных трансформаторов подключен дополнительный конденсатор. Патент Российской Федерации №448784, МПК G01V 5/10, 2000 г. Прототип.

Схема не стабильна и не надежна при работе в автономном режиме, громоздка.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности, повышение стабильности, компактность.

Технический результат достигается тем, что схема импульсного нейтронного генератора с элементами запуска, коммутации и блоком нейтронной трубки выполнена в виде модуля из последовательно соединенных блоков электроники, коммутации и блока нейтронной трубки, причем блок электроники содержит фильтр питания, схему включения/выключения питания, схему формирования импульса управления, блок коммутации содержит повышающий трансформатор с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига коммутатора, делитель зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатор, блок нейтронной трубки содержит схему формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, схему питания ионного источника нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига нейтронной трубки и нейтронную трубку.

В блоке электроники выходы фильтра питания и схемы включения/выключения питания соединены с входами гальванической развязки вторичных источников питания, а выходы гальванической развязки вторичных источников питания соединены с входами схемы включения/выключения питания, стабилизированного низковольтного вторичного источника питания и управляемого автогенератора, выход стабилизированного низковольтного вторичного источника питания соединен с входами схемы формирования импульсов управления, управляемого автогенератора и схемой контроля, выход схемы формирования импульсов управления соединен с входами управляемого автогенератора, схемами формирования импульсов управления, а также снабжен выводом для соединения со схемой формирования импульса поджига коммутатора.

В блоке коммутации один выход повышающего трансформатора с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки соединен с одним из входов схемы формирования импульса поджига коммутатора, соединенной с коммутатором, второй выход повышающего трансформатора соединен с входами делителя зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатора, а также снабжен выводом для соединения со схемой питания ионного источника нейтронной трубки.

Входы схем формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, питания ионного источника нейтронной трубки и формирования импульса поджига нейтронной трубки объединены, а выходы каждой схемы соединены с входами нейтронной трубки.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 представлена схема нейтронного генератора, где БЭ - блок электроники; БК - блок коммутации; БТ - блок трубки;

1 - фильтр питания, 2 - схема включения/выключения питания, 3 - схема формирования импульса управления, 4 - гальваническая развязка вторичных источников питания, 5 - стабилизированный низковольтный вторичный источник питания, 6 - автогенератор управляемый, 7 - повышающий трансформатор с выпрямителями источника питания БТ и БК, 8 - схема формирования импульса поджига коммутатора, 9 - делитель зарядного напряжения в цепи обратной связи, 10 - коммутатор, 11 - схема формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, 12 - схема питания ионного источника нейтронной трубки, 13 - схема формирования импульса поджига нейтронной трубки, 14 - нейтронная трубка, 15 - схема контроля.

На фиг.2 представлены процессы, происходящие в нейтронном генераторе, где

t₀ - момент подачи питания на вход импульсного нейтронного генератора (ИНГ);

t₁ - поступление сигнала, разрешающего подачу питания на схему ИНГ - начало работы источника питания БТ и БК, начало зарядки накопительных конденсаторов БТ;

t₂ - сигнал обратной связи на выключение источника питания БТ и БК;

t₃ - сигнал обратной связи на включение источника питания БТ и БК (подзарядка);

t₄ - подача управляющего импульса на срабатывание ИНГ, подача команды на прекращение работы источника питания БТ и БК, начало формирования импульса запуска коммутатора;

t₅ - срабатывание коммутатора, начало формирования ускоряющих импульсов на нейтронную трубку и тока через ионный источник;

t₆ - срабатывание нейтронной трубки - начало нейтронного импульса;

t₇ - окончание нейтронного импульса;

t₈ - окончание переходных процессов в схеме питания нейтронной трубки, снятие запрета на работу источника питания БТ и БК, начало повторного процесса подготовки ИНГ к срабатыванию нейтронной трубки;

t₉ - снятие сигнала, разрешающего работу источника питания БТ и БК, начало разряда накопительных конденсаторов БТ и БК;

t₁₀ - снятие питания с ИНГ.

Схема работает следующим образом.

В момент времени t₀ (фиг.2) на фильтр питания 1 подается внешнее питание. При поступлении разрешающего сигнала t₁ начинают работать все источники питания генератора: гальваническая развязка вторичных источников питания 4, стабилизированный низковольтный вторичный источник питания 5, автогенератор управляемый 6 и начинают заряжаться накопительные конденсаторы схемы питания 12 и 13 нейтронной трубки 14 и схемы формирования импульса поджига коммутатора 8. При достижении зарядного напряжения в момент t₂ сигнал обратной связи от делителя зарядного напряжения в цепи обратной связи 9 останавливает работу источника высоковольтного питания 2 (t₃), при снижении напряжения обратная связь опять включает источник питания 2. Управляющий импульс (t₄) на срабатывание генератора поступает на схему формирования импульса поджига коммутатора 8.

Сформированный управляющий импульс прикладывают к поджигающему зазору коммутатора 10. В момент времени t₅ коммутатор 10 переходит в проводящее состояние, и начинают формироваться положительный и отрицательный ускоряющие импульсы и импульс тока через ионный источник нейтронной трубки 14. Образовавшиеся в токе источника ионы дейтерия попадают в ускоряющий зазор, ускоряются высоким напряжением и бомбардируют мишень, где в результате реакции ₁H²+₁H³→₂He⁴+n образуются нейтроны с энергией 14 МэВ.

1. Схема импульсного нейтронного генератора с элементами запуска, коммутации и блоком нейтронной трубки, отличающаяся тем, что она выполнена в виде модуля из последовательно соединенных блоков электроники, коммутации и блока нейтронной трубки, причем блок электроники содержит фильтр питания, схему включения/выключения питания, схему формирования импульса управления, блок коммутации содержит повышающий трансформатор с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига коммутатора, делитель зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатор, блок нейтронной трубки содержит схему формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, схему питания ионного источника нейтронной трубки, схему формирования импульса поджига нейтронной трубки и нейтронную трубку.

2. Схема импульсного нейтронного генератора по п.1, отличающаяся тем, что в блоке электроники выходы фильтра питания и схемы включения/выключения питания соединены с входами гальванической развязки вторичных источников питания, а выходы гальванической развязки вторичных источников питания соединены с входами схемы включения/выключения питания, стабилизированного низковольтного вторичного источника питания и управляемого автогенератора, выход стабилизированного низковольтного вторичного источника питания соединен с входами схемы формирования импульсов управления, управляемого автогенератора и схемой контроля, выход схемы формирования импульсов управления соединен с входами управляемого автогенератора, схемой формирования импульсов управления, а также снабжен выводом для соединения со схемой формирования импульса поджига коммутатора.

3. Схема импульсного нейтронного генератора по п.1, отличающаяся тем, что в блоке коммутации один выход повышающего трансформатора с выпрямителями источника питания блоков коммутации и нейтронной трубки соединен с одним из входов схемы формирования импульса поджига коммутатора, соединенной с коммутатором, второй выход повышающего трансформатора соединен с входами делителя зарядного напряжения в цепи обратной связи и коммутатора, а также снабжен выводом для соединения со схемой питания ионного источника нейтронной трубки.

4. Схема импульсного нейтронного генератора по п.1, отличающаяся тем, что входы схем формирования ускоряющего импульса напряжения на нейтронную трубку, питания ионного источника нейтронной трубки и формирования импульса поджига нейтронной трубки объединены, а выходы каждой схемы соединены с входами нейтронной трубки.

Похожие патенты:

Источник тепловых нейтронов // 2362226

Изобретение относится к анализу объектов радиационными методами с помощью нейтронного излучения. .

Запаянная нейтронная трубка // 2356114

Изобретение относится к малогабаритным запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано при разработке генераторов нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин.

Способ изготовления активной части радионуклидного источника // 2355059

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении источников ионизирующего излучения на основе радиоактивных элементов. .

Запаянная нейтронная трубка // 2342171

Изобретение относится к средствам для лучевой терапии, в частности к запаянным нейтронным трубкам, и может найти применение для внутриполостного и внутритканевого терапевтического облучения онкологических больных.

Импульсная электроядерная установка // 2333558

Изобретение относится к области технической физики. .

Способ изготовления газонаполненной нейтронной трубки // 2327243

Изобретение относится к области ядерной физики, а именно к получению нейтронов в результате взаимодействия ускоренных ионов дейтерия с ядрами трития, в частности к области изготовления дейтерий-тритиевых газонаполненных нейтронных трубок, которые предназначены для генерации потоков нейтронов.

Способ изготовления газонаполненной нейтронной трубки // 2327239

Изобретение относится к изготовлению газонаполненных нейтронных трубок для генерации потоков нейтронов. .

Вакуумная нейтронная трубка // 2316835

Изобретение относится к устройствам для генерации импульсных потоков быстрых нейтронов, в частности к малогабаритным отпаянным ускорительным трубкам, и может быть использовано в ускорительной технике или в геофизическом приборостроении, например, в импульсных генераторах нейтронов народно-хозяйственного назначения, предназначенных для исследования скважин методами импульсного нейтронного каротажа.

Способ осуществления нейтронно-захватной терапии онкологических заболеваний // 2313377

Изобретение относится к ядерной медицине и может быть использовано при терапии онкологических заболеваний. .

Ускоритель ионов с магнитной изоляцией // 2287916

Изобретение относится к области технической физики, в частности к ускорителям легких ионов, и может быть использовано в качестве генератора нейтронов. .

Способ формирования нейтронного потока газонаполненной нейтронной трубки // 2366013

Изобретение относится к способам изготовления газонаполненных нейтронных трубок и формированию нейтронного потока

Скважинный импульсный нейтронный генератор // 2368024

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для проведения геофизических исследований скважин импульсными нейтронными методами

Блок излучателя нейтронов // 2399977

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, предназначенным для проведения геофизических исследований нефтяных, газовых и рудных скважин

Электростатический экран // 2466473

Изобретение относится к области электротехники, к источникам нейтронного и рентгеновского излучения и других подобных устройств, в частности к экранировке аппаратов и их деталей

Нейтронный генератор // 2477935

Изобретение относится к нейтронной технике, к средствам формирования потоков нейтронов высокой плотности и может быть использовано в экспериментальной нейтронной физике, ядерной геофизике, при анализе материалов, в том числе нейтронно-активационном анализе, и в других областях ядерной техники и технологии

Блок излучателя нейтронов // 2491669

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для применения в аппаратуре элементного анализа вещества на основе нейтронно-радиационных методов

Способ получения ускоренных ионов в нейтронных трубках и устройство для его осуществления // 2500046

Изобретение относится к области создания ускоренных ионов в нейтронных трубках, применяемых в медицине, системах идентификации ядерных материалов, устройствах каротажа нефтегазовых скважин и в других областях. В заявленном изобретении в части объема герметичной колбы трубки генерируют плазму с помощью высокочастотного безэлектродного электрического разряда, осуществляют вытягивание ионов из зоны электрического разряда и их ускорение по направлению к располагаемой вне зоны разряда нейтронопроизводящей мишени. При этом используют безэлектродный высокочастотный разряд емкостного типа, а ускоряющее ионы электрическое поле создают приложением к плазме высокого положительного потенциала. Заявленное устройство содержит герметичную колбу, нейтронопроизводящую мишень в мишенной полости, а также расположенную вне колбы систему возбуждения высокочастотного безэлектродного электрического разряда для генерации плазмы в плазменной полости. Система возбуждения разряда содержит примыкающие к стенкам колбы электроды, возбуждающие разряд емкостного типа, в плазменную полость дополнительно введен потенциальный высоковольтный электрод, а заземленный экран-экстрактор с центральным отверстием герметично изолирован от объема колбы. Технический результат заключается в увеличении ресурса нейтронной трубки. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

Скважинный генератор нейтронов // 2504853

Изобретение относится к устройствам для генерации импульсных потоков быстрых нейтронов, в частности к портативным нейтронным генераторам с запаянными нейтронными трубками, и может быть использовано в низковольтной ускорительной технике, геофизическом приборостроении, в частности, при разработке импульсных генераторов нейтронов для исследования нефтегазовых и урановых скважин методом импульсного нейтронного каротажа. Заявленный скважинный генератор нейтронов содержит импульсную нейтронную трубку и детектор, чувствительный элемент которого выполнен из кристалла алмаза, в качестве детектора используется детектор быстрых нейтронов, чувствительный элемент детектора быстрых нейтронов закреплен на внешней стороне герметичной оболочки блока импульсной нейтронной трубки в непосредственной близости от мишени импульсной нейтронной трубки. При этом выходы чувствительного элемента подсоединены через двухпроводную линию к двум резисторам нагрузки, резисторы нагрузки соединены соответственно с источниками положительного и отрицательного напряжения смещения и с входами усилителя-преобразователя разностного сигнала. Техническим результатом является исключение погрешности измерения импульсного нейтронного выхода скважинного генератора нейтронов, обусловленной импульсными электромагнитными помехами и влиянием сопутствующего рентгеновского излучения. 1 ил.

Система формирования пучка нейтронов // 2540124

Изобретение относится к ядерной физике и медицине и может быть применено для нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей с использованием источника нейтронов, выполненного на основе ускорителя заряженных частиц. В заявленной системе формирования ортогонального пучка нейтронов генерация нейтронов осуществляется в результате взаимодействия пучка заряженных частиц, например пучка протонов, с мишенью, установленной внутри вакуумной камеры. Система формирования пучка включает в себя замедлитель, отражатель и поглотитель и формирует на выходе пучок эпитепловых нейтронов, ортогональный направлению распространения пучка заряженных частиц. При этом обеспечивается возможность поворота системы формирования пучка или ее части, содержащей замедлитель, относительно оси распространения пучка заряженных частиц за счет наличия системы вращения, установленной снаружи вакуумной камеры. Техническим результатом является обеспечение возможности изменения направления терапевтического пучка эпитепловых нейтронов относительно оси распространения пучка заряженных частиц, что позволяет направить нейтроны на пациента под любым углом, в частности под тем углом, под которым проведение терапии данной конкретной опухоли дает максимальный эффект. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ изготовления нейтронной трубки // 2543053

Изобретение относится к способу изготовления электродов и мишеней нейтронных трубок для генерации потоков нейтронов и может быть использовано при разработке генераторов нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин. В заявленном способе на электроды ионного источника (6) наносят покрытие из сплава Pd-Ba с составом Pd (98-99) вес.% и Ba (1-2) вес.%, толщиной от 1 до 5 мкм, проводят вакуумную дегазацию деталей с покрытием при температуре от (500 до 800)°C, в течение (1,5±0,5) часов, при рабочем напряжении (2,5±0,5) кВ ионного источника и вытягивающем отрицательном напряжении (от -20 до -30) кВ, устанавливают ток разряда в источнике ионов, соответствующий рабочему току нейтронной трубки с движением ионного пучка (5) между фокусирующим электродом (1) и ускоряющим электродом (2) по направлению к мишени (3), при увеличении значения разрядного тока более 250 мкА уменьшают давление в нейтронной трубке, снижая разрядный ток до исходной величины, фиксируют окончание роста разрядного тока в ионном источнике и прерывают процесс активирования, проводят реактивацию газогенератора, а затем выполняют высоковольтную тренировку трубки. Техническим результатом является повышение нейтронного потока и ресурса трубки. 2 ил.