Генератор нейтронов

Авторы патента:

H05H3/06 - генерирование нейтронных пучков (мишени для проведения ядерных реакций H05H 6/00; источники нейтронов G21G 4/02)

Владельцы патента RU 2540328:

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

Изобретение относится к генераторам нейтронов и может быть использовано для нейтронного анализа веществ, материалов и изделий, для лучевой нейтронной терапии, а также для моделирования нейтронных полей термоядерных устройств. Технический результат - повышение надежности и уменьшение габаритов генератора нейтронов. В генераторе нейтронов в объеме заземленного корпуса размещен изолированный и проходящий через объем контейнера проводящий стержень, концы которого электрически соединены с корпусом, две тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках, охватывающих проводящий стержень, одна из которых расположена у проводящего заземленного корпуса и подключена к выходу заземленного источника переменного напряжения, а вторая размещена в проводящем контейнере и подключена к входу блока питания. 1 ил.

Известен генератор нейтронов, содержащий запаянную ускорительную трубку, мишень которой подключена к источнику ускоряющего напряжения и окружена высоковольтной изоляцией, электроды источника ионов подключены к блокам питания, находящимся под нулевым потенциалом. Межотраслевая научно-технической конференция «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе». 2003 г. Москва. Россия, Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова, с.67. Недостатком генератора является низкая плотность потока нейтронов на облучаемом образце из-за расположения высоковольтной изоляции между мишенью и образцом, низкая величина нейтронного потока из-за перегрева мишени пучком ионов.

Известен генератор нейтронов, содержащий проводящий контейнер, под потенциалом ускоряющего напряжения, запаянную ускорительную трубку, мишень которой находится под нулевым потенциалом, а источник ионов размещен в объеме контейнера, блоки питания электродов источника ионов, размещенные в объеме контейнера и соединенные с разделительными трансформаторами. Manual for troubleshooting and upgrading of neutron generators. International Atomic Energy Agency, IAEA-TECDOC-913, 1996 г, c.86. Из-за использования нескольких разделительных трансформаторов для питания электродов источника ионов генератор имеет значительные габариты и низкую надежность.

Известен генератор нейтронов, содержащий проводящий заземленный корпус, заполненный высоковольтным диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, источником ускоряющего напряжения, включенным между корпусом и контейнером, запаянную ускорительную трубку, мишень которой электрически соединена с корпусом, а источник ионов размещен в объеме контейнера, блок питания электродов источника ионов, разделительный трансформатор с двумя обмотками, намотанными на один сердечник, причем первичная обмотка подключена к блоку питания под нулевым потенциалом, а вторичная обмотка подключена к блоку питания электродов источника ионов, пару источник-детектор излучения, расположенную в зоне прямой видимости друг друга, один из которых размещен у заземленного корпуса и электрически соединен с расположенным под нулевым потенциалом устройством управления источником ионов, а второй размещен у контейнера и соединен с блоком питания источника ионов, установленным в контейнере, пара источник-детектор излучения разделена слоем высоковольтной изоляции. Патент Российской Федерации №2357387, МПК: H05H 3/06, 2007 г. Прототип. Недостатком прототипа являются значительные габариты и низкая надежность разделительного трансформатора, рассчитанного на полное ускоряющее напряжение из-за значительного объема высоковольтной изоляции между двумя обмотками, одна из которых находится под низким потенциалом, а вторая находится под высоким потенциалом контейнера. Значительные габариты разделительного трансформатора, размещенного в высоковольтном поле генератора, приводят к увеличению габаритов генератора нейтронов и уменьшению его надежности.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов генератора нейтронов.

Технический результат достигается тем, что в генераторе нейтронов, содержащем проводящий заземленный корпус, заполненный диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, в котором размещен блок питания, источником ускоряющего напряжения, включенным между проводящим заземленным корпусом и проводящим контейнером, нейтронную трубку, мишень которой соединена с проводящим заземленным корпусом, а источник ионов размещен в объеме проводящего контейнера и подключен к блоку питания, в объеме заземленного корпуса размещен изолированный и проходящий через объем контейнера проводящий стержень, концы которого электрически соединены с корпусом, две тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках, охватывающих проводящий стержень, одна из которых расположена у проводящего заземленного корпуса и подключена к выходу заземленного источника переменного напряжения, а вторая размещена в проводящем контейнере и подключена к входу блока питания.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлен генератор нейтронов, где: 1 - проводящий заземленный корпус, 2 - высоковольтный диэлектрик (в нашем случае жидкий), 3 - проводящий контейнер, 4 - блок питания источника ионов, 5 - источник ускоряющего напряжения, 6 - нейтронная трубка, 7 - мишень нейтронной трубки, 8 - источник ионов нейтронной трубки, 9 - изоляция проводящего стержня, 10 - проводящий стержень, 11 и 12 - концы проводящего стержня, соединенные с проводящим заземленным корпусом 1, 13 и 14 - тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках 15 и 16, охватывающие проводящий стержень 10, 17 - источник переменного напряжения. Проводящий стержень 10 заземлен через проводящий корпус 1 и расположен во внутреннем объеме проводящего корпуса 1. Проводящий стержень 10 проходит через объем проводящего контейнера 3, находящегося под высоким потенциалом. Проводящий стержень 10 изолирован окружающей его по образующей высоковольтной изоляцией 9. Изоляция 9, в которой расположен проводящий стержень 10, представляет собой диэлектрическую трубу. Концы проводящего стержня 10, выступающие из диэлектрической трубы, соединены с проводящим корпусом 1.

Генератор работает следующим образом. От источника ускоряющего напряжения 5 на проводящий контейнер 3 относительно проводящего заземленного корпуса 1 подают высокое напряжение. Между мишенью 7 и источником ионов 8 возникает ускоряющее напряжение. Источник переменного напряжения 17, подключенный к тороидальной обмотке 13, на кольцевом сердечнике 15, расположенной под низким потенциалом у проводящего заземленного корпуса 1, создает в тороидальной обмотке 13 переменный ток и вызывает переменный ток в проводящем стержне 10, пронизывающем кольцевые сердечники 15 и 16. При этом проводящий стержень 10 и проводящий корпус 1 представляют один виток вторичной обмотки трансформатора, включающего сердечник 15 и тороидальную обмотку 13. Проводящий заземленный корпус 1 является частью вторичной обмотки трансформатора. Переменный ток, протекающий по проводящему стержню 10 и проводящему корпусу 1, создает магнитный поток в сердечнике 16, расположенном в проводящем контейнере 3 под высоким потенциалом. Благодаря этому на клеммах тороидальной обмотки 14, расположенной под высоким потенциалом, возникает переменное напряжение.

Это напряжение обеспечивает питание блока питания источника ионов и получение необходимых потенциалов на электродах источника ионов 4.

Напряжения, приложенные к источнику ионов 8, обеспечивают получение пучка ионов дейтерия на выходе источника ионов. Ионы ускоряются напряжением, приложенным между проводящим контейнером 3 и проводящим корпусом 1, и попадают на мишень нейтронной трубки 7, насыщенную тритием. Благодаря взаимодействию ускоренных ионов дейтерия с атомами трития в мишени нейтронной трубки 7 образуются нейтроны.

Генератор нейтронов, содержащий проводящий заземленный корпус, заполненный диэлектриком с расположенным в нем проводящим контейнером, в котором размещен блок питания, источником ускоряющего напряжения, включенным между проводящим заземленным корпусом и проводящим контейнером, нейтронную трубку, мишень которой соединена с корпусом, а источник ионов размещен в объеме контейнера и подключен к блоку питания, отличающийся тем, что в объеме заземленного корпуса размещен изолированный и проходящий через объем контейнера проводящий стержень, концы которого электрически соединены с корпусом, две тороидальные обмотки на кольцевых сердечниках, охватывающих проводящий стержень, одна из которых расположена у проводящего заземленного корпуса и подключена к выходу заземленного источника переменного напряжения, а вторая размещена в проводящем контейнере и подключена к входу блока питания.

Изобретение относится к генератору нейтронов и способу его конструирования. Генератор включает в себя решетку, выполненную с возможностью выработки ионизируемого газа при нагреве электронами, сталкивающимися с ней.

Способ генерирования импульсного потока частиц высокой энергии и источник частиц для осуществления такого способа // 2496284

Изобретение относится к области плазменной техники. Способ генерирования импульсного потока высокоэнергичных частиц, содержащий следующие этапы: инициирование ионной плазмы на первом электроде (111) в вакуумной камере (110) и обеспечение возможности развития указанной плазмы по направлению ко второму электроду (112) в указанной вакуумной камере, подача короткого импульса высокого напряжения между указанными электродами в промежутке времени, при котором указанная ионная плазма находится в переходном состоянии с пространственным распределением ионов или электронов на расстоянии от указанного второго электрода, с целью ускорения указанных распределенных ионов или электронов по направлению к указанному второму электроду, благодаря чему генерируется высокоэнергетический поток заряженных частиц, в то же время преодолевается предел тока, связанный с пространственным зарядом, обычного вакуумного диода и генерирование указанных частиц высокой энергии на указанном втором электроде (112).

Генератор нейтронов // 2491796

Газодинамический способ регистрации шариков, движущихся в цилиндрической трубе // 2487430

Изобретение относится к средствам контроля движения гранулированных твердых тел по тракту пневмотранспортирования. .

Газонаполненная нейтронная трубка // 2451433

Изобретение относится к отпаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для проведения неразрушающего элементного анализа вещества и проведения исследований нейтронно-радиационными методами, в т.ч.

Газонаполненная нейтронная трубка с источником пеннинга // 2372755

Изобретение относится к ускорительным трубкам для получения нейтронов при проведении неразрушающего элементного анализа вещества и проведения физических исследований нейтронно-радиационными методами.

Запаянная нейтронная трубка // 2362278

Изобретение относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин. .

Генератор нейтронов // 2357387

Изобретение относится к генераторам нейтронов и может быть использовано в нейтронном каротаже, в нейтронном активационном анализе, в лучевой терапии. .

Способ сборки запаянных нейтронных трубок // 2357386

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к нейтронным генераторам, и может быть использовано в ряде приложений, например в нейтронных трубках, для каротажных исследований.

Импульсный нейтронный генератор // 2356192

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей-генераторов разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. .

Запаянная нейтронная трубка // 2540983

Изобретение относится к устройствам для получения нейтронов и может быть использовано для нейтронного анализа для лучевой нейтронной терапии, а также для моделирования нейтронных полей термоядерных устройств. Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности источника ионов запаянной нейтронной трубки и увеличение потока нейтронов. Технический результат достигается тем, что в запаянной нейтронной трубке между корпусом источника ионов и анодом параллельно оси трубки установлен трубчатый изолятор, по всей длине, кроме концов, покрытый проводящим слоем, электрически соединенным с катодом, а внутри трубчатого изолятора расположен проволочный проводник, соединенный с вытягивающим электродом и выводом проходного изолятора. 1 ил.

Импульсный генератор нейтронов // 2556038

Изобретение относится к области прикладной ядерной физики, конкретно, к устройствам для генерации импульсных нейтронных потоков, предназначенных для использования в прикладных задачах науки и техники, например, для геофизических применений. Импульсный генератор нейтронов состоит из источника импульсного высоковольтного напряжения и вакуумной камеры, содержащей катод и анод, анод выполнен в виде полой тороидальной азимутально-симметричной конструкции из двух пластин кольцевой конфигурации с внешним радиусом R и внутренним радиусом r, находящихся на расстоянии l друг от друга, между которыми размещено n, где n не менее 3, импульсных источников ионов тяжелых изотопов водорода каждый высотой h и шириной f, при этом внутри анода соосно с ним расположен катод, состоящий из двух симметрично расположенных относительно анода цилиндрических магнитных элементов диаметром d и отстоящих друг от друга на расстоянии L с продольной намагниченностью до индукции 0,3<В<0,6 Тл. Выходные отверстия источников ионов тяжелых изотопов водорода направлены к оси анода, а размеры R, r, l, L, h, f, d удовлетворяют установленным соотношениям. Технический результат - повышение ресурса импульсного генератора нейтронов за счет увеличения ресурса нейтронообразующей мишени, так как в качестве нейтронообразующей мишени выступают движущиеся навстречу друг другу ускоренные дейтроны в объеме между частями катода. 2 ил.

Способ богданова создания и поддержания тока в плазме и устройство для его реализации // 2563574

Изобретение относится к средствам создания и поддержания тока в плазме. В заявленном изобретении предусмотрено создание вакуумированного объема средствами вакуумной откачки в токамаке в объеме, ограниченном катушкой тороидального магнитного поля. Далее внутрь реакторной камеры запускают газ, при этом в центральном соленоиде (1) изменяют ток. Изменением тока центрального соленоида в газе создают индукционное электрическое поле и индукционный электрический ток, стягивают плазму в шнур, затем путем продолжения изменения тока в центральном соленоиде поддерживают протекание тока в плазме. Соленоид предварительно электрически соединяют с первой системой магнитов (2). Предусмотрена также вторая система магнитов (10), соединенная с системой катушек полоидального магнитного поля (9), а также третья система магнитов (16), соединенная с катушкой (8) тороидального магнитного поля. Магниты первой, второй и третьей систем выполнены с возможностью перемещения посредством устройств изменения расстояния между магнитами (3), (11) и (17), а также с возможностью охлаждения до температуры жидкого гелия посредством криостатов и перевода в сверхпроводящее состояние. Техническим результатом является повышение КПД при создании и поддержании шнура с током в плазме, а также повышение длительности поддержания тока в плазме индукционным способом. 2 н. и 54 з.п. ф-лы, 19 ил.

Ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией // 2582588

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть применено для получения пучков заряженных частиц для ионной имплантации, нейтронозахватной терапии рака или для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ. Традиционно напряжение на ускоритель подается от высоковольтного источника питания через проходной изолятор с омическим делителем. Новым является то, что высоковольтный источник питания секционного типа размещается внутри изолятора, на котором крепятся высоковольтный и промежуточные электроды ускорителя. Напряжение на высоковольтный и промежуточные электроды ускорителя подается от секций высоковольтного источника питания. Технический результат - повышение компактности и надежности ускорителя. 2 ил.

Запаянная нейтронная трубка // 2583000

Изобретение относится к запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано в генераторах нейтронов для проведения неразрушающего элементного анализа вещества и проведения исследований нейтронно-радиационными методами, в том числе для проведения геофизических исследований нефтегазовых скважин. Технический результат - повышение надежности и увеличение ресурса запаянной нейтронной трубки. В запаянной нейтронной трубке, содержащей трубчатый изолятор, на одном конце которого герметично закреплен источник ионов с центральным отверстием для извлечения ионов, на другом конце закреплена мишень и ускоряющий электрод с центральным отверстием для прохождения ионов, размещенный в полости трубчатого изолятора, трубчатый изолятор имеет аксиальную внутреннюю проточку со стороны мишени, а ускоряющий электрод имеет форму усеченного конуса и введен в проточку до упора. 1 ил.

Универсальная нейтронная трубка с электротермическими инжекторами рабочего газа // 2601961

Изобретение относится к вакуумным и газонаполненным нейтронным трубкам и может быть использовано, например, в нейтронных трубках, предназначенных для исследования скважин методами нейтронного каротажа. Указанные результаты достигаются тем, что источник ионов выполнен на основе комбинированного разряда, а источники дейтерия и/или трития выполнены в виде проводника из дейтеро(тритие)насыщенного гидридообразующего металла или композита либо (предпочтительно) в виде тонкослойного покрытия из дейтеро(тритие)насыщенного гидридообразующего металла или композита на проводнике из металла или сплава с большим омическим сопротивлением (нержавеющая сталь, нихром, фехраль и т.п.). Выделение изотопов водорода осуществляется термодесорбцией при непосредственном нагреве изотопонасыщенного проводника либо проводника с нанесенным тонкослойным изотопонасыщенным покрытием импульсами электрического тока в импульсно-периодическом режиме. Техническим результатом является повышение контроля термодесорбции рабочего газа, повышение ресурса работы, увеличение степени ионизации рабочего газа и выхода нейтронов, снижение примесных ионов, а также возможность программирования параметров десорбции дейтерия и трития, что расширяет возможности нейтронного каротажа и повышает уровень радиационной безопасности. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Импульсный нейтронный генератор // 2603016

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов. Технический результат - повышение срока службы генератора и уменьшение габаритов. Импульсный нейтронный генератор содержит размещенные в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку, накопительный конденсатор, дроссель и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой с межрядной изоляцией, выступающей за пределы рядов, выполненной на сердечнике из магнитного материала, выход которой соединен с чашеобразным экраном и расположенной в нем нейтронной трубкой. Высоковольтный трансформатор выполнен на замкнутом сердечнике из электротехнической стали, продольные оси обмоток которого расположены перпендикулярно продольной оси нейтронной трубки и корпуса, части слоев обмотки с многослойной бумажно-пленочной изоляцией вторичной обмотки, выступающей за пределы рядов, надрезаны с обеих сторон послойно и равномерно по диаметру, причем надрезы в последующем слое размещены между надрезами в предыдущем слое, надрезанная часть изоляции завернута на наружную поверхность обмотки трансформатора и закреплена. 4 ил.

Импульсный нейтронный генератор // 2614240

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов. Технический результат - расширение функциональных и эксплуатационных возможностей нейтронного генератора. В импульсном нейтронном генераторе, содержащем размещенные коаксиально в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку, накопительный конденсатор и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой и межрядной изоляцией, выступающей за пределы рядов, выполненной на каркасе, и параллельно с вторичной обмоткой трансформатора дополнительную обмотку, намотанную проводом с высоким удельным сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью, нейтронная трубка снабжена дополнительным управляемым трехэлектродным источником ионов, мишенный электрод размещен посередине корпуса нейтронной трубки и имеет две симметричные мишени, насыщенные одним или разными изотопами водорода, вторичная обмотка трансформатора и дополнительная обмотка выполнены в виде двух симметричных усеченных конусов, имеющих общее малое основание, при этом крайние витки обмоток, расположенных на малом основании, подключены к мишенному электроду, а крайние витки, расположенные на больших основаниях, подключены к корпусу нейтронного генератора. 1 ил.

Конфигурация плавающего промежуточного электрода для устройств скважинного генератора ядерных излучений // 2642835

Изобретение относится к области генерирования радиации в скважинах для ядерного каротажа. Генератор ядерного излучения для функционирования в скважинах содержит источник заряженных частиц, материал мишени и ускорительную колонну между источником заряженных частиц и материалом мишени. Ускорительная колонна содержит промежуточный электрод, который остается колеблющимся относительно переменного потенциала, будучи электрически изолированным от остальной части ускорительной колонны, при этом другие электроды из множества электродов электрически соединены с источником энергии. Технический результат- повышение надежности работы генератора. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

Способ генерации импульсов нейтронов // 2643523

Изобретение относится к способам генерации импульсных потоков быстрых нейтронов, в частности к способам, используемым в отпаянных ускорительных трубках, и может быть использовано в ускорительной технике или в геофизическом приборостроении, например в импульсных генераторах нейтронов народно-хозяйственного назначения при исследовании скважин методами импульсного нейтронного каротажа. Ускорительная система, доставляющая ионы тяжелых изотопов водорода к мишени, поочередно ускоряет эти ионы до малых энергий, при которых происходит накопление изотопов водорода в приповерхностном слое мишени, затем ускоряет ионы тяжелых изотопов водорода до больших энергий, достаточных для осуществления реакций синтеза на поверхности мишени. Техническим результатом является повышение КПД нейтронного генератора на 50% за счет выделения большого количества нейтронов за счет накопления изотопов водорода в приповерхностном слое мишени, а также повышение стабильности потока нейтронов в импульсе. 1 ил.