Криогенный дозатор шариков для холодного замедлителя нейтронов


 


Владельцы патента RU 2496165:

Объединенный Институт Ядерных Исследований (RU)

Изобретение относится к средствам дозирования сыпучего материала в виде твердых шариков, в частности шариков из замороженных ароматических углеводородов, и предназначено для подачи рабочего вещества (шариков) в пневматический тракт с холодным газом гелия для последующей доставки их в камеру холодного замедлителя быстрых нейтронов интенсивного источника (ядерного реактора или нейтронопроизводящей мишени ускорителя). Изобретение направлено на улучшение стабильности температуры в дозаторе и на обеспечение контролируемой скорости дозирования шариков. В заявленном устройстве стенки бункера и часть подводящей гелий трубы выполнены из меди, а дозирующий элемент представляет собой один тонкий металлический диск с отверстиями определенного диаметра, расположенный в нижней торцевой части бункера вместо донышка. При неподвижном диске шарики не высыпаются из бункера. В режиме дозирования диск приводится в прерывистое вращение управляемым шаговым двигателем, скорость высыпания определяется размером шага вращения диска, частотой повторения шагов и количеством отверстий в диске. Высокая теплопроводность меди обеспечивает низкую температуру в бункере и на диске, близкую к температуре гелия в пневмотракте. Технический результат заключается в исключении принудительного охлаждения бункера жидким азотом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к дозаторам сыпучего материала в виде твердых шариков, в частности шариков из замороженных ароматических углеводородов, и предназначено для подачи рабочего вещества (шариков) в пневматический тракт с холодным газом гелия для последующей доставки их в камеру холодного замедлителя быстрых нейтронов интенсивного источника (ядерного реактора или нейтронопроизводящей мишени ускорителя).

Известен дозатор для подачи твердых шариков замороженных ароматических углеводородов (смеси мезитилена и м-ксилола) в пневматический тракт с холодным газом гелия для доставки их в камеру холодного замедлителя нейтронов, с цилиндрическим стальным корпусом бункера для шариков, с баками жидкого азота, с диском на дне бункера со сквозными отверстиями диаметром больше диаметра шариков и расположенными по дуге окружности, с валом, предназначенным для равномерного вращения диска, с одним выходным отверстием на дне бункера диаметром значительно больше диаметра шариков, центр которого лежит на окружности того же диаметра, что и диаметр окружности расположения отверстий в диске, а над диском в районе выходного отверстия расположен отсекатель; описание в работе С.А. Куликов, А.А. Беляков, М.В. Булавин, Е.Н. Кулагин, А.А. Кустов, К.А. Мухин, А.Н. Федоров, Е.П. Шабалин, Д.Е. Шабалин, Full scale model of pelletized cold neutron moderators for the IBR-2M reactor. Proceedings of International Collaboration on Advanced Neutron Sources (ICANS XIX), PSI, Гринделвальд, Швейцария, 2010.

Недостатком дозатора является наличие отсекателя, который способствует образованию затора шариков при вращении диска и последующей их дефрагментации. Кроме того, охлаждение жидким азотом не позволяет достичь низкой температуры у дна бункера и на диске и к тому же неудобно в эксплуатации.

Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить низкую температуру бункера без использования баков с жидким азотом и сохранить требуемую и регулируемую скорость дозирования шариков без их дефрагментации.

Поставленная задача решается тем, что в криогенном дозаторе шариков для холодного замедлителя нейтронов, включающем цилиндрический корпус бункера для шариков, диск дозатора над дном бункера, привод диска дозатора и приемник шариков, нижняя часть обечайки бункера для шариков, воронка приемника шариков и примыкающая к ней часть пневмотранспортной трубы изготовлены из меди, верхняя часть обечайки - из тонкой нержавеющей стали, диск дозатора представляет собой один тонкий стальной диск, одновременно являющийся дном бункера, с небольшим количеством отверстий, диаметром на 10-20% больше диаметра дозируемых шариков, опирающийся по периферии на бронзовый вкладыш-подшипник, а приводной вал диска через уплотнение во фланце бункера соединен с шаговым двигателем, имеющим специальную программу вращения, при этом к внутренней стенке трубы-приемника шариков прикреплена металлическая сетка.

Основные отличительные признаки - медная обечайка и более простой, щадящий способ дозирования обеспечивают нужную температуру в бункере и регулируемую подачу шариков в пневмотранспортную трубу без разрушения шариков за счет прерывистого вращения диска и отсутствия отсекателя.

Дополнительные признаки придают дозатору следующие технические свойства: непосредственная близость пневмотранспортной трубы от дозирующего диска и наличие металлической сетки создают условия для надежного счета шариков, попадающих в пневмотракт, за счет использования эффекта динамической разности давлений газа при прохождении медленно движущегося шарика по короткому промежутку между точками отбора газа на дифференциальный манометр.

Изобретение поясняется чертежом и фото дозатора; фотография сделана без экранно-вакуумной изоляции и вакуумного кожуха.

Дозатор состоит из бункера для шариков с цилиндрической полостью 4, с верхним фланцем и крышкой 2, дозирующего диска с отверстиями 5, насаженного на приводной вал 3, привода 1. Верхняя половина обечайки бункера 8 выполнена из тонкой нержавеющей стали, нижняя часть 9 - из меди. Диск опирается периферийной частью на бронзовый подшипник. В нижней части, ниже диска, бункер соединяется с пневмотранспортной трубой 6 коническим переходом- воронкой 10. Дозатор теплоизолирован экранно-вакуумной изоляцией, расположенной внутри кожуха 7. В крышке бункера имеется патрубок 11 для засыпки порции шариков, предназначенных для дозирования.

Дозатор работает следующим образом.

После подачи холодного гелия (с температурой 80-90 К) в пневмотракт и охлаждения бункера до этой же температуры, чему способствуют медные стенки бункера и пневмотрубы (бункер имеет тепловую экранно-вакуумную изоляцию) через вставленную в патрубок 11 специальную воронку загружают в бункер холодные (с температурой несколько выше температуры жидкого азота) шарики твердого мезитилена (или другого материала) до уровня не выше верхней части медной обечайки бункера. Воронку убирают, патрубок закрывают и включают шаговый двигатель 12, вращающий дозирующий диск. Благодаря прерывистому вращению диска, шарики вываливаются через отверстия диска в пневмотракт с контролируемой частотой. Узость отверстий в диске (10-20% больше диаметра шариков) и их небольшое количество (от 2 до 24 - в зависимости от нужной скорости выброса шариков) определяют сравнительно равномерный средний по времени выброс шариков без помощи распределяющего устройства, которое используется в прототипе. Например, за один шаг вращения диска, равный 1/4 диаметра шарика, выбрасывается в среднем 0.12-0.14 шарика на одно отверстие, или около одного шарика при 8 отверстиях. Скорость выброса шариков примерно пропорциональна размеру шага вращения. Разброс числа шариков, выбрасываемых за один шаг, можно оценить, используя закон распределения случайных величин Пуассона.

При загрузке шариков в бункер через патрубок возможно попадание азота или воздуха в бункер и пневмотракт. В этом случае после засыпки шариков в бункер производят очистку гелиевого пневмотракта путем прогона газа через холодные ловушки.

Описанный дозатор работает в составе комплекса холодного шарикового замедлителя нейтронов исследовательского реактора ИБР-2М.

1. Криогенный дозатор шариков для холодного замедлителя нейтронов, включающий цилиндрический корпус бункера для шариков, диск дозатора над дном бункера, привод диска дозатора и приемник шариков, отличающийся тем, что нижняя часть обечайки бункера для шариков, воронка приемника шариков и примыкающая к ней часть пневмотранспортной трубы изготовлены из меди, верхняя часть обечайки - из тонкой нержавеющей стали, диск дозатора представляет собой один тонкий стальной диск, одновременно являющийся дном бункера, с небольшим количеством отверстий, диаметром на 10-20% больше диаметра дозируемых шариков, опирающийся по периферии на бронзовый вкладыш-подшипник, а приводной вал диска через уплотнение во фланце бункера соединен с шаговым двигателем, имеющим специальную программу вращения.

2. Дозатор по п.1, отличающийся тем, что к внутренней стенке трубы-приемника шариков прикреплена металлическая сетка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам обеспечения нужного спектра нейтронов в пучках исследовательских реакторов или нейтронно-производящих мишеней ускорителей. .

Изобретение относится к области оптической микроскопии и оптической микроманипуляции. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам радиационной терапии. .

Изобретение относится к компьютерной томографии. .

Изобретение относится к области физики пучков заряженных частиц и ускорительной технике и может быть использовано для создания полого квазитрубчатого пучка тяжелых ионов высокой энергии, вращающегося вокруг продольной оси с высокой частотой.

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при доставке сфокусированного лазерного пучка на объект. .

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при доставке сфокусированного лазерного пучка на объект (например, при создании лазерных технологических комплексов).

Изобретение относится к области оптики, а более конкретно к методам и средствам фокусировки электромагнитного излучения любой природы и спектра, т.е. .

Изобретение относится к области технической физики, а именно к линзе для фокусирования излучения. .

Изобретение относится к ядерным технологиям, в частности к получению моноэнергетических нейтронов с низкой энергией. Заявленный способ включает облучение пучком протонов с энергией, превышающей 1,920 МэВ, нейтроногенерирующей мишени, при этом пучок моноэнергетических нейтронов формируют из нейтронов, распространяющихся в направлении, обратном направлению распространения пучка протонов. Варьируя энергию протонов и угол испускания нейтронов, создают моноэнергетический нейтронный пучок с любой требуемой энергией. Для исключения нейтронов с другими энергиями, случайно попавших в пучок, на пути пучка возможно размещение фильтра. Способ калибровки детектора темной материи с жидким Ar в качестве рабочего вещества состоит в том, что его облучают пучком моноэнергетических нейтронов с энергией 74-82 кэВ, полученных при облучении мишени 7Li(p,n)7Be пучком протонов с энергией, превышающей 1,920 МэВ, и сформированном по вышеприведенному способу с использованием серного фильтра с последующей регистрацией произведенной ионизации жидкого аргона. Техническим результатом является возможность получения пучка моноэнергетических нейтронов, предназначенного для калибровки детектора темной материи, с различными энергиями без рассеяния пучка. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам получения заряженных частиц больших энергий и предназначено для применения в области ядерной физики и ядерных технологий. Ускоритель заряженных частиц содержит вакуумную камеру в форме участка кольцевой трубы, на торцах которого внутри находятся источник заряженных частиц и мишень. Источник заряженных частиц выполнен в виде соосно расположенных цилиндров с кромками в форме лезвия. Вне вакуумной камеры расположена система, создающая переменное магнитное поле в виде электрических контуров, соединенных с высокочастотным генератором переменного тока, с возможностью получения фокусирующего и одновременно ускоряющего переменного магнитного поля, зависящего от радиуса ρ орбиты заряженных частиц в соответствии с выражением Н~ρ-α, где Н - напряженность магнитного поля частотой 105-107 Гц, α=0,45-0,55. Электрические контуры установлены с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлениях. Источник заряженных частиц и мишень установлены с возможностью перемещения по орбите заряженных частиц. Соосно расположенные цилиндры установлены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль образующей. Технический эффект заключается в получении большой плотности мощности потока заряженных частиц на мишени, что расширяет функциональные возможности применения ускорителя в области ядерной физики, например технологии получения трансурановых материалов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Заявленное изобретение относится к способу осуществления ядерных реакций. Заявленный способ характеризуется тем, что каналируемые ядерные частицы, ионы или излучения при каналировании фокусируются в определенном месте канала в кристаллической решетке фазы внедрения, нанотрубках или за их пределами. При этом в фазах внедрения или подобранных эндоэдральных структурах внедренные атомы также занимают эти же области в результате процессов адсорбции на выходе каналов, диффузии по каналам или предварительной имплантации в каналы. В случае предварительной имплантации в каналы имплантируемое ядро должно обладать некоторой энергией Е1, достаточной для того, чтобы после остановки попасть в место, где по условиям фокусировки пройдет следующее ядро с более высокой энергией. Следующее ядро, входящее в тот же канал с энергией Е2, превышающей энергию Е1 на величину большую, чем порог ядерной реакции, должно достигнуть точки, в которой остановилось первое ядро, с энергией, равной или большей порога ядерной реакции. Используемое в способе устройство мишени для нейтронной трубки включает закрепленную в корпусе (1) охлаждаемую мишень, имеющей слоистую конструкцию, в которой на охлаждаемой монокристаллической подложке (2) под тонким слоем монокристаллического палладия (4) располагается слой дейтерида лития-шесть (3); мишень бомбардируется ядрами трития. Техническим результатом является создание условий для повышения эффективности ядерных реакций. 2 табл., 7 ил.

Изобретения относятся к средствам передачи энергии в форме пучка ускоренных электронов. В заявленном изобретении транспортирование пучка электронов осуществляют по имеющему изгибы вакуумированному каналу (1) с продольной осью (8) в виде гладкой линии и стенкой (4), изготовленной из материала, способного к электризации. При этом используемый при транспортировании канал снабжен прилегающей к внешней поверхности (6) его стенки (2) электропроводящей оболочкой или нанесенным на эту поверхность электропроводящим покрытием (7). На оболочку или покрытие (7) подается потенциал с использованием клемм (9), индуцирующий на внутренней поверхности (5) стенки канала отрицательный заряд с получением в канале потенциального барьера, превышающего наибольшую энергию электронов транспортируемого пучка. Техническим результатом является возможность транспортирования пучков электронов большой энергии в сочетании с обеспечением широкой свободы выбора геометрических параметров канала без попадания электронов на стенку канала и устранение необходимости в использовании средств магнитного управления пучком. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники. Способ отклонения пучков заряженных частиц плоской кремниевой пластиной основан на использовании явления объемного отражения. Изгиб последовательных полосок кремния на поверхности пластины достигается за счет внутренних напряжений в материале кристалла вследствие эффекта Тваймана, а не внешним изгибающим моментом. Кремниевая пластина имеет толстую плоскую подложку, благодаря которой достигается более точная взаимная ориентация изогнутых кремниевых полосок и лучшая эффективность отклонения пучка, чем в устройстве с изгибом отдельных полосок с помощью механического держателя. Технический результат - повышение эффективности поворота пучков частиц. 5 ил.

Изобретение относится к области изучения свойств частиц биологической ткани и предназначено для удерживания частиц или манипулирования ими путем создания оптической ловушки (лазерного пинцета). Способ оптического захвата частицы в мягкой биологической ткани основан на облучении поверхности ткани параллельным пучком когерентного лазерного излучения и определении глубины z нахождения захватываемой частицы в ткани. В зависимости от глубины z выбирают длину волны λ* облучения - при z<0.1 мм λ*=450 нм, при z≥0.1 мм λ*=1250·[1-exp(-z/1.35)], где λ* в нм, z в мм. Изобретение обеспечивает максимальную силу захвата частицы при минимальном нагреве ткани. 3 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для ускорения пучков ионов в диапазоне энергий, где используются известные ускоряющие структуры с трубками дрейфа на виде колебаний π. Заявленный ускоритель может использоваться в качестве промежуточной секции линейного ускорителя ионов высокой энергии. Ускоряюще-фокусирующая система линейного ускорителя (ЛУ) представляет собой комбинацию аксиально-симметричных трубок дрейфа и квадрупольных линз. Для упрощения конструкции ЛУ резонансная структура, создающая на трубках и линзах высокочастотный потенциал, имеет в приосевой области квадрупольную структуру. Трубки дрейфа при этом соединяются с парой электродов резонансной структуры, лежащих в одной плоскости. В ЛУ как к трубкам дрейфа, так и к электродам квадрупольных линз прикладывается полная разность потенциалов, создаваемая резонансной структурой. Техническим результатом является возможность повышения набора энергии ионов на каждом периоде ускорения, упрощение формирования участков с квадрупольным полем, а также увеличение достижимой разности потенциалов за счет оптимизации формы электродов линзы. 7 ил.

Заявленное изобретение относится к генераторам быстрых моноэнергетических нейтронов. В заявленном устройстве предусмотрено использование алмазной кристаллической структуры, поверхность которой облучается ускоренным до нескольких десятков кэВ пучком ионов дейтерия, в качестве мишеней-конвертеров. Техническим результатом является возможность повышения тока пучка ионов на мишень и как следствие возможность увеличения интенсивности потока нейтронов, что обеспечивает возможность применения заявленного устройства в различных областях, где используются быстрые моноэнергетические нейтроны, таких как каротаж нефтегазовых и урановых скважин, контроль технологических процессов промышленных производств, сертификация продукции, обнаружение и идентификация отравляющих и взрывчатых веществ, нейтронная терапия, нейтронная радиография и томография, обнаружение и контроль содержания ядерных материалов и научные исследования. 2 ил.

Изобретение относится к средствам нейтронной рефлектометрии. Устройство содержит: монохроматор, фильтр, выделяющий определенную длину волны, формирователь монохроматического пучка, состоящий из зеркального поляризатора, зеркального дефлектора, коллимационную систему, спин-флиппер. При этом формирователь пучка выполнен в виде как минимум одного единого блока, в котором размещены как минимум четыре зеркальных канала. Каждый зеркальный канал состоит из двух жестко связанных зеркал, развернутых относительно друг друга под углом 2θb, причем отражающее покрытие двух каналов формирователя представляет собой структуру чередующихся нанослоев: магнитного и немагнитного. Для одного канала структура покрытия периодическая, для другого - апериодическая. Отражающее покрытие зеркал остальных двух каналов формирователя представляет собой структуру чередующихся нанослоев двух разных немагнитных материалов, причем для одного из этой пары зеркал структура покрытия - периодическая, а для другого из этой пары зеркал структура покрытия - апериодическая. Также в этот единый блок введен канал для юстировки указанных зеркальных каналов. Техническим результатом является повышение поляризации пучка, повышение точности измерения, возможность создания более компактного устройства. 10 ил.
Наверх