Скважинный импульсный нейтронный генератор

Использование: для проведения геофизических исследований скважин импульсными нейтронными методами. Сущность: заключается в том, что все элементы электрической схемы питания вакуумной нейтронной трубки выполнены в виде тел вращения с центральными отверстиями, соединены между собой механически и электрически с помощью резьбовых электрических контактов с центральными отверстиями, а с вакуумной нейтронной трубкой - через чашеобразные резьбовые втулки с центральным и боковыми отверстиями, установленные на мишени и аноде вакуумной нейтронной трубки, вакуумная нейтронная трубка и электрическая схема питания помещены в полый тонкостенный цилиндр с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра герметичного корпуса, между наружной стенкой тонкостенного цилиндра и внутренней стенкой герметичного корпуса образована наружная полость, заполненная жидким диэлектриком, сообщающаяся с внутренней полостью, образованной центральными отверстиями в охлаждаемых элементах электрической схемы питания вакуумной нейтронной трубки. Технический результат: повышение ресурса работы нейтронного генератора при повышенной температуре окружающей среды. 1 ил.

 

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

Известен малогабаритный генератор нейтронов (см., например, Геофизическая аппаратура. Недра, вып.43, 1970 г., с.132-146), содержащий нейтронную трубку и высоковольтный источник напряжения питания, выполненный на накопительном конденсаторе, включенном между высоковольтным источником питания и первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора (в случае биполярного питания - первичными обмотками высоковольтного импульсного трансформатора).

Однако известный генератор нейтронов имеет малый ресурс работы.

Поскольку для работы нейтронной трубки требуется высоковольтное питающее напряжение, то при малом диаметре генератора нейтронов с плотной компоновкой элементов схемы основное внимание уделяют обеспечению электропрочности схемы. При этом теплоотдача от источников энергии на внешнюю поверхность корпуса генератора происходит только через теплопроводность материалов.

Так как применяемые электроизоляционные материалы имеют низкую теплопроводность, то температура тепловыделяющих элементов внутри объема генератора может на (60-100)°С превышать температуру окружающей среды, что приводит к быстрому старению изоляции и сокращению срока службы нейтронного генератора.

Известно охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя (см., например, патент РФ №2127456, кл. G12B 15/02, 1997), выполненное в защитном герметичном кожухе и содержащее соосный шток относительного перемещения, охлаждаемый элемент, теплоноситель, рабочую камеру и две кольцевые полости, примыкающие к ней с двух сторон. Рабочая камера связана с первой полостью обратным клапаном, а со второй - регулирующим клапаном. Первая полость примыкает к поршню на штоке. Вторая кольцевая полость образована сообщающимися двойными с зазором стенками, полыми торцем и теплоотводом и через второй обратный клапан - с первой кольцевой полостью.

Однако известное устройство требует установки в объем охлаждающего устройства дополнительных элементов (штока с поршнем, клапанов), что при ограниченных габаритах устройства недопустимо.

За прототип выбран малогабаритный генератор нейтронов, описанный в журнале Геофизическая аппаратура. Недра, вып.43, 1970 г., с.132-146.

Предложенный скважинный импульсный нейтронный генератор решает задачу повышения ресурса работы при повышенной температуре окружающей среды простыми средствами.

Для этого в скважинном импульсном нейтронном генераторе, содержащем вакуумную нейтронную трубку и электрическую схему питания вакуумной нейтронной трубки, состоящую из двух импульсных высоковольтных трансформаторов, конденсатора накопительного схемы формирования ускоряющего импульса, конденсатора источника питания нейтронной трубки и зарядного дросселя, размещенных в герметичном корпусе, все элементы электрической схемы питания вакуумной нейтронной трубки выполнены в виде тел вращения с центральными отверстиями, соединены между собой механически и электрически с помощью резьбовых электрических контактов с центральными отверстиями, а с вакуумной нейтронной трубкой - через чашеобразные резьбовые втулки с центральным и боковыми отверстиями, установленные на мишени и аноде вакуумной нейтронной трубки, вакуумная нейтронная трубка и электрическая схема питания помещены в полый тонкостенный цилиндр с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра герметичного корпуса, между наружной стенкой тонкостенного цилиндра и внутренней стенкой герметичного корпуса образована наружная полость, заполненная жидким диэлектриком, сообщающаяся с внутренней полостью, образованной центральными отверстиями в охлаждаемых элементах электрической схемы питания вакуумной нейтронной трубки.

На чертеже представлена функциональная схема скважинного импульсного нейтронного генератора

Скважинный импульсный нейтронный генератор содержит вакуумную нейтронную трубку 1 и электрическую схему питания вакуумной нейтронной трубки, состоящую из высоковольтного трансформатора 2 отрицательной полярности импульсов, высоковольтного трансформатора 3 положительной полярности импульсов, конденсатора 4 источника питания нейтронной трубки, зарядного дросселя 5, конденсатора накопительного 6 схемы формирования ускоряющего импульса. Все элементы электрической схемы питания вакуумной нейтронной трубки 1 выполнены в виде цилиндров с центральными отверстиями, установлены последовательно, соединены между собой резьбовыми электрическими контактами 7 и размещены в тонкостенном цилиндре 8, наружный диаметр которого меньше внутреннего диаметра герметичного корпуса 9. На мишени 10 и аноде 11 нейтронной трубки 1 установлены чашеобразные резьбовые втулки 12 и 13 с центральными и боковыми отверстиями.

В торце герметичного корпуса 9 размещен компенсатор 14.

Между наружной стенкой тонкостенного цилиндра 8 и внутренней стенкой герметичного корпуса 9 образуется наружная полость 15, сообщающаяся с внутренней полостью 16, образованной центральными отверстиями в элементах электрической схемы питания вакуумной нейтронной трубки. Полости 15 и 16 заполнены жидким диэлектриком и обеспечивают циркуляцию жидкого диэлектрика в скважинном импульсном нейтронном генераторе.

Конвективный теплообмен происходит следующим образом.

В качестве теплоносителя используется жидкий диэлектрик.

Для организации конвективного теплообмена в скважинном импульсном нейтронном генераторе образован замкнутый контур для циркуляции жидкого диэлектрика, состоящий из коаксиальных полостей 15, 16, образованных промежутком между внутренней стенкой корпуса 9 генератора и тонкостенным цилиндром 8 и центральными отверстиями элементов электрической схемы питания нейтронной трубки 1, соединенных между собой через отверстия в чашеобразных резьбовых втулках 12 и 13.

Рабочее положение скважинного импульсного нейтронного генератора - вертикальное мишенью вверх. Жидкий диэлектрик, заполняющий внутреннюю полость 16, нагревается от мишени 10 и анода 11 нейтронной трубки 1, являющихся основными источниками тепла, и, расширяясь, выходит во внешнюю полость 15. Во внешней полости 15 через поверхность герметичного корпуса 9 жидкий диэлектрик охлаждается и опускается вниз, обеспечивая таким образом циркуляцию жидкого диэлектрика - теплоносителя.

Компенсатор 14, выполненный, например, в виде сильфона, служит для компенсации изменения объема жидкого диэлектрика при изменении температуры.

Использование для охлаждения элементов схемы естественного конвективного теплообмена позволило по сравнению с известными техническими решениями осуществить охлаждение элементов схемы простыми средствами без использования дополнительных элементов, усложняющих устройство.

Выполнение скважинного импульсного генератора в соответствии с предложенным техническим решением позволило более чем в два раза снизить перегрев электродов нейтронной трубки, являющихся основным источником тепла.

Ресурс работы скважинного импульсного нейтронного генератора достигает 50-ти часов при температуре окружающей среды 150°С и 100 часов при температуре 120°С, т.е. приблизительно на порядок выше, чем у прототипа.

Скважинный импульсный нейтронный генератор, содержащий вакуумную нейтронную трубку и электрическую схему питания вакуумной нейтронной трубки, состоящую из двух высоковольтных трансформаторов, конденсатора накопительного, схемы формирования ускоряющего импульса, конденсатора источника питания нейтронной трубки и зарядного дросселя, размещенных в герметичном корпусе, отличающийся тем, что все элементы электрической схемы питания вакуумной нейтронной трубки выполнены в виде тел вращения с центральными отверстиями, соединены между собой механически и электрически с помощью резьбовых электрических контактов с центральными отверстиями, а с вакуумной нейтронной трубкой - через чашеобразные резьбовые втулки с центральным и боковыми отверстиями, установленные на мишени и аноде вакуумной нейтронной трубки, вакуумная нейтронная трубка и электрическая схема питания помещены в полый тонкостенный цилиндр с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра герметичного корпуса, между наружной стенкой тонкостенного цилиндра и внутренней стенкой герметичного корпуса образована наружная полость, заполненная жидким диэлектриком, сообщающаяся с внутренней полостью, образованной центральными отверстиями в охлаждаемых элементах электрической схемы питания вакуумной нейтронной трубки.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к разведке и обнаружению скрытых масс или объектов с использованием радиоактивности, конкретно к разработке схем питания импульсных нейтронных генераторов.

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

Изобретение относится к малогабаритным запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано при разработке генераторов нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин.
Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении источников ионизирующего излучения на основе радиоактивных элементов. .

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.

Изобретение относится к области технической физики. .
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.

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

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.

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

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

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

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

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к конструктивным элементам ускорителей заряженных частиц, в частности к изоляторам нейтронных трубок, и может быть использовано при разработке нейтронных трубок и генераторов нейтронов. В заявленном осесимметричном изоляторном узле нейтронной трубки с ускоряющим электродом (3) изоляторы (1) выполнены в виде, по крайней мере, двух полых усеченных конусов, обращенных большими диаметрами друг к другу и соединенных с помощью пайки или термокомпрессионной сварки через кольцевую манжету (2) с кольцевым выступом по ее внутреннему диаметру. Кроме того, в заявленном устройстве установлен кольцевой подвижный компенсирующий элемент (4) с фиксирующим кольцом, между внешним и внутренним диаметрами которого выполнена кольцевая проточка. При этом по внешнему диаметру ускоряющего электрода выполнена кольцевая проточка, в кольцевой проточке ускоряющего электрода и в кольцевой проточке фиксирующего кольца установлена манжета с возможностью скольжения ее выступа. Техническим результатом является уменьшение продольной длины высоковольтных изоляторов трубки путем придания им формы усеченного конуса и увеличение электропрочности изолятора путем секционирования. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей-генераторов разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. В заявленном скважинном импульсном нейтронном генераторе трансформаторы (2) и (3) залиты компаундом с диэлектрической проницаемостью, уменьшающейся с ростом температуры, конденсаторы (4), (6) и (7) залиты компаундом с диэлектрической проницаемостью, увеличивающейся с ростом температуры. При этом температурный компенсатор включает в себя резиновую мембрану (13), размещенную в корпусе (9) компенсатора и разделяющую компенсатор на две полости, одна из которых соединена с жидким диэлектриком, а другая заполнена инертным газом под давлением. Техническим результатом является стабилизация нейтронного потока в широком диапазоне температур, уменьшение габаритов и массы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх