Импульсный генератор нейтронов

 

ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ, содержащий источник ионов, состоящий из коаксиально расположенных металлических газосодержащих катода и анода, присоединенных к конденсаторной батарее, поджигающего электрода, отделенного от катода диэлектрической шайбой, и иницииру— ' ющего устройства, мишень и устройство для поглощения ввделяющихся при работе генератора газов, помещенныхв отпаянньй корпус, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы и стабильности характеристик генератора, катод источника ионов снабжен выступом в виде цилиндрического зуба и по торцу этого зуба прижат с помощью пружинного устройства к диэлектрической Д1айбе, причем торец зуба скошен таким образом, что между торцовьми поверхностями шайбы и зуба образована щель с углом, например 20'', обращенная к аноду, а анод имеет кольцевой выступ в сторону катода, расположенный на уровне торца зуба катода и имеющий торцевые площадки, параллельнье плоскости мишени.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧННИХ

РЕСПУБЛИН (19) {Ю щ)5 Н 05 Н 3/06

1-0С Р Т ЕИ 11 1й 1ОМИТЕ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П НТ СССР

1 (21) 1636879/26-25 (22) 29.03.71 (46) 07.03.90. Бюл. й- 9 (72} В.С.Васин, В.II.Курков и С.Б.Овсянников

° °

53) 621.386.083(088 8}

54) (57) ИИПУЛЬСНЬЙ ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ, содержащий источник ионов, состоящий из коаксиально расположенных металлических газосодержащих катода и анода, присоединенных к конденсаторной батарее, поджигающего электрода, отделенного от катода диэлектрической шайбой, и иницииру ющего устройства, мишень и устройство для поглощения выделяющихся при, работе генератора газов, помещенных

Изобретение относится к технике получения нейтронного излучения с помощью отпаянных генераторов нейт" ронов.

Нейтронное излучение широко используется для ядерных исследований нефтяных и газовых скважин, для активационного анализа вещества, для измерения параметров ядерных реакторов, для медицинских целей и т.п.

Известны газонаполненные и вакуумные генераторы нейтронов, в которых в качестве источника ионов применяется импульсный разряд в вакууме между питаемыми импульсным напряжением металлическими газосодержащими электродами, инициируемый вспомогательным разрядом по поверхности диэлектрика, отделяющего катод от поджигающего электрода. в отпаянный корпус, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы и стабильности характеристик генератора, катод источника ионов снабжен выступом в виде цилиндрического зуба и по торцу этого зуба прижат с помощью пружинного устройства к диэлектрической шайбе, причем торец зуба скошен таким образом, что между торцовьии поверхностями шайбы и зуба образована щель с углом, например 20, обращенная к аноду, а анод имеет кольцевой выступ в сторону катода, расположенный на уровне торца зуба катода и имеющий торцевые площадки, параллельные плоскости мишени.

Основные недостатки известных генераторов — нестабильность характе" ристик и малый срок службы из-за изменения формы электродов в.процессе работы и экранировки катодных пятен.

В предложенном импульсном генераторе эти недостатки устранены благодаря коаксиальному расположению поджигающей системы ионного источника, включающей катод, рабочую диэлектрическую шайбу и поджигающий электрод внутри цилиндрического анода. Рабочая часть катода выполнена в виде цилиндрического зуба, ось которого перпендикулярна плоскости мишени, а торец радиально скошен, например, под углом 20, в сторону анода и прижат пружинным устройством к рабочей

IäHýëåêòðè÷åñKîé шайбе.

377094

Такое выполнение электродов ион-. ного источника обеспечивает появление катодных пятен электрической дуги только на торце цилиндрического зуба, обращенном в сторону мишени, и исключает экранировку катодного пятна. Этим достигается высокая воспроизводимость от импульса к импульсу времени появления плазменных потоков, их формы и направления излучения. Ограничение цилиндрического зуба катода по толщине стабилизирует время формирования дуги и появление плазменных потоков. Увеличение высоты зуба способствует увеличению срока службы источника. Скос торца зуба катода, например, под углом 20 дает возМожность стабилизировать направление плазменных потоков на про- 20 тяжении всего срока службы, поскольку характер разрушения зуба практически не изменяет угла скоса, По мере разрушения зуб катода поднимается к рабочей диэлектрической шайбе пружинным устройством. .На фиг.1 пуедставлен импульсный генератор нейтронов.

Генератор содержит мишень 1 со 30 слоем водородоносителя (титана, циркония, скандия и др.), фокусирующий электрод 2, катодный электрод 3, гильзу 4, оболочку 5, газопоглотитель 6, штенгель 7, защитный колпачок 8, металлокерамическую (или металлостеклянную) ножку 9, токоподводы 10,анодный фокусирующий электрод

11, сетку 12 стакан 13, токоподводы 14, катод 15, рабочую диэлектри- 40 ческую шайбу 16, поджигающий электрод 17, стержень 18, изолятор 19, пружину 20, втулку 21, шинку 22, анодный электрод 23, стеклянный цилиндр

24. 45

На фиг.2 показан источник ионов, где 25 — анод, 26 - цилиндрический зуб, 27 - торец зуба, 28 " кольцевая площадка (на уровне зуба катода).

Генератор нейтронов работает следукицим образом.

Основной электрический разряд между катодом 15 и анодом 25 инициируется разрядом по поверхности диэлектрической шайбы 16 между катодом и поджигающим электродом 17, По мере распространения плазмы от вспомогательного разряда в пространстве между основными электродами сначала возникает сильнаточный тлеющий разряд, Затем на основных электродах появляются катодные и анодные пятна, что приводит к интенсивному высвобождению заключенного в них рабочего газа, и -тлеющий разряд переходит в дуговой. В стадии дугового разряда из катодных и анодных пятен истекают, плазменные потоки.

Время появления и направление плазменных потоков регулируется формой зуба катода, которая остается практически неизменной на протяжении

acего, срока службы источника..

Ионы рабочего газа, содержащиеся в плазменных потоках, поступают в межэлектродный промежуток генератора, ускоряются электрическим полем и, бомбардируя мишень, вызывают ядерную реакцию Т (d,n) Не или Р (d,ï) Не с выходом быстрых нейтронов.

Выделяющиеся при работе генератора газы поглощаются газопоглотителем

6, который предварительно активируется.

Срок службы такого ионного источ- . ника и всего генератора в целом увеличиваетея более чем в 35 раз, и составляет 3,5 млн. импульсов. При этом нейтронный выход увеличивается в 1,3 раза, а нестабильность (среднее квадратичное отклонение нейтронного выхода за импульс) уменьшается почти в 3 раза и составляет 17Х.

37 7094

fS

20

Редактор С.Титова

Тираж 659

Заказ 990

Подписное

ВНИКНИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

57

5

22

gt

2З

Я

1Ф

Техред И.Дидык Корректор И.Иуска