Импульсный нейтронный генератор

 

ИМПУЛЬСНЫЙ НЕЙТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР , содержащий нейтронную трубку,'ионный источник со схемой питания, импульсный высоковольтный трансформатор, накопительный конденсатор,и коммутирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельного энергетического выхода:нейтронов и уменьшения его габаритных размеров и веса, накопительный конденсатор и коммутирующий элемент размещены внутри импульсно1;о высоковольтного трансформатора, а сердечник указанного трансформатора выполнен в виде полого цилиндра, на торцах кото? рого жестко закреплены меташшчйские обоймы^ являющиеся выводами первичнойИзобретение относится к физическо-* му приборостроению и может быть ис- : пользовано при конструировании нейтронных и рентгеновских генераторов.Импульсные нейтронные и рентгеновские генераторы включают в себя, рбычно, нейтронную либо рентгеновскую ускорительную трубку, импульсный высоковольтный трансформатор, формирующий ускоряющее напряжение на трубку, накопительный конденсатор, являющийся источником энергии генератора при его срабатывании, коммутирунщийобмотки импульсного высоковольтного трансформатора, которая намотана, на внешней поверхности сердечника между обоймами, причем ближняя к нейтронной трубке обойма выполнена в виде чаши с цилиндрическим .выступом на дне, обращенным внутрь чаши, на котором жестко закреплен анодным электродом коммутирующий элемент, а вторая обойма выполнена в виде полого цилиндра и использована в качестве одной обкладки накопительного конденсатора, второй обкладкой которого является цилиндрический катод коммутирующего элемента, изолированный от обоймы слоем диэлектрика, при этом импульсный высоковольтный трансфор-^ матор с накопительным ковденсатором и коммутирующим элементом размещены внутри одной части высоковольтного контакта, выполненного-в виде полого ^ цилиндра с поперечной перегородкой, а в другой части контакта размещена мишень нейтронной трубки.СПэлемент и схему питания ионного источника трубки.исходные параметры генератора (выход нейтронов либо квантов в импульсе, длительность импульса, уДельное энергопотребление),габаритновесовые и механические характеристики в определякяцей степени зависят от его конструктивного выполнения.В известных генераторах элементы электрической схемы размещаются внутри цилиндрического корпуса вдоль, iero оси встык друг с другом. Это1Й*;&.^^

СОЮЗ СОНЕТСНИ%

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ%

РЕСПУБЛИК (1% (11) д1)э Н 05 Н 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А STOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21).2066621/26-25 (22) 27,08. 74 (46) 07,03.90.Бюл, В 9 (72) Е.П.Боголюбов, Ю,П.Кузнецов и И,Г,Курдюмов (53) 539.1.03 (088.8) (54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ НЕЙТРОННЬЙ ГЕНЕРАТ0Р содержащий нейтронную трубку, ионный источник со схемой питания, импульсный высоковольтный трансформатор, накопительный конденсатор,и .коммутирующий элемент, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения удельного энергетического выхода нейтронов и уменьшения его габаритных размеров и веса, накопительный конденсатор и коммутирующий элемент размещены внутри импульсного высоко вольтного трансформатора, а сердечник указанного трансформатора выполнен в виде полого цилиндра, на торцах кото рого жестко закреплены металлические обойма, являющиеся выводами первичной

Изобретение относится "к физическо му приборостроению и может быть использовано при конструировании нейтронных и рентгеновских генераторов, Импульсные нейтронные и рентгеновские генераторы включают в себя, рбычно, нейтронную либо рентгеновскую ускорительную трубку, импульсный высоковольтный трансформатор, формирующий ускоряющее напряжение на трубку, накопительный конденсатор, являнг щийся источником энергии генератора при его срабатывании, коммутирующий

2 обмотки импульсного высоковольтного трансформатора, которая намотана на внешней поверхности сердечника между обоймами, причем ближняя к нейтронной трубке обойма выполнена в виде чаши с цилиндрическим. выступом на дне, обращенным внутрь чаши, на котором жестко закреплен анодным электродом коммутирующий элемент, а вторая обойма выполнена в виде полого цилиндра и использована в качестве одной обкладки накопительного конден-. сатора, второй обкладкой которого является цилиндрический катод коммутирующего элемента, изолированный от обоймы слоем диэлектрика, при этом импульсный высоковольтный трансфор" .матор с накопительным конденсатором и коммутирующим элементом размещены внутри одной части высоковольтного контакта, выполненного.в виде полого цилиндра с поперечной перегородкой, а в другой части контакта размещена мишень нейтронной трубки. элемент и схему питания ионйого источ-; } ника трубки.

Выходные параметры генератора (выход нейтронов либо квантов в импульсе, длительность импульса, удельное энергопотребление), габаритновесовые и механические характеристики в определяющей степени зависят от

его конструктивного выполнения, В известных генераторах элементы электрической схемы размещаются внутри цилиндрического корпуса вдоль .

его оси встык друг с другом, Это

497932 объясняется стремлением обеспечить возможно более равномерные электрические поля s генераторе и необходимостью предохранить относительно низ- 5 ковольтные {U=2-10 кВ} элементы генератора — накопительный конденсатор, коммутирующий элемент и схему питания ионного источника трубки от воздействия высоковольтных (U=100-290 кВ) 10 полей импульсного высоковольтного трансформатора и нейтронной трубки.

Следствием такого конструктивного выполнения известных генераторов является относительно низкий удельный 15 энергетический выход нейтронов, Это объясняется тем, что ввиду большой длины соединительных проводов в контуре, состоящем из последовательно соединенных накопительного конденса- 20 тора, первичной обмотки импульсного высоковольтного трансформатора и ком-; мутирующего элемента, нх индуктивность оказывается сравнимой с иьщуктивностью намагничивания трансформа- . 25 тора и при срабатывании коммутатора весьма значительная (до 60-8OZ ) часть запасенной в накопительном конденсаторе энергии остается в контуре и не передается в трубку, Неиспользован-. у0 ная в трубке энергия выделяется в виде тепла, что вынуждает для предотвращения перегрева генератора вводить дополнительные элементы для отвода тепла и тем самым увеличивает объем и вес генератора, Кроме того, в известных генераторах плотность заполнения объема функциональными элементами эдектрической схема относительно невысокая, поскольку диаметр генера- 40 тора определяется диаметром нейтронной трубки..В результате объем и вес генератора увеличиваются эа.счет дополнительных изоляционных и конструкцион-.

:ных материалов и мрепежных деталей. 45

Все это не позволяет использовать известные импульсные нейтронные генераторы для решения ряда задач, где требуется обеспечить большой нейтронный выход при ограниченной 50 мощности источника питания и жестких ограничениях объема и массы.

Целью изобретения является уменьшение объема, вес а,и увеличение удельного энергетического выхода импульс-. ных нейтронных генераторов.

Сущность изобретения заключается в том, что накопительный .конденсатор и коммутирующий элемент размещены внутри полого цилиндрического сердечника импульсно го высоковольтного трансформатора, выполненного на металлическом каркасе, а разрядный контур из последовательно соединенных накопительного конденсатора,первичной обмотки трансформатора и коммутирующего элемента образован путем

O непосредственного контакта друг с другом электродов входящих в контур элементов без использования соединительных проводов. Для предохранения от воздействия -.высоковольтного поля трансформатора накопительный конден-. сатор, коммутирующий элемент и сер-.. дечник трансформатора закрыты экраном, образованным металлическими обоймаФ ми каркаса трансформатора и первичной обмоткой, размещенной между обоймами, причем вторичная обмотка трансформатора намотана поверх первичной, Передача ускоряющего напряжения с высоковольтного трансформатора на трубку осуществлена с помощью высоковольтного контакта, выполненного в виде металлического цилиндра, использованного и для выравнивания ! электрического поля в генераторе, На фиг,1 изображена конструкция и импульсного нейтронного генератора; на фиг.2 — его электрическая схема, Предлагаемый импульсный нейтронный генератор выполнен в цилиндрическом металлическом корпусе 1 (фиг,1) внутри которого размещены нейтронная трубка 2, импульсный высоковольтный трансформатор на полом цилиндрическом сердечнике 3, на котором намотана первичная обмотка 4 и поверх первичной — вторичная обмотка 5 с бумажно-пленочной изоляцией б; накопительный конденсатор 7 и коммутирующий элемент 8. г

Каркас импульсного высоковольтного трансформатора выполнен из двух изолированных друг от друга металличес" ких обойм 9 и 10, к которым подключе ны выводы первичной обмотки 4 трансформатора, размещенной между обоймамй, Обойма 9 выполнена в виде чаши с болыыим радиусом закругления и имеет с внутренней стороны выступ, на котором жестко укреплен анодный электрод коммутирующего элемента 8, Вывод вторичной (высоковольтной) обмотки 5 под" ключен к высоковольтному электроду

49 7932

11, выполненному в виде цилиндра с поперечной перегородкой, внутренняя часть которой повторяет конфигурацию обоймы 9, и закрепленному на изоляторе 12. С противоположной стороны

5 внутрь экрана входит и электрически соединяется с ним мишенный электрод

13 нейтронной трубки 2, Накопительный конденсатор 7 образован цилиндрическим катодным электродом 14 коммутирующего элемента 8 (одна обкладка) и изолированной от электрода 14 споем диэлектрика обоймой 10 каркаса транс=. форматора (вторая обкладка), Для уве- 15 личения емкости в мощных генераторах конденсатор 7 может быть кавит на электроде 14 из двух изолированных друг от друга металлических лент, при этом одна лента укрепляется на электроде 14, а другая на обойме 10, Элементы схемы 15 питания ионного источника размещены в каркасе 16, использованном и для жесткого крепления нейтронной трубки 2, 25

Генератор работает следующим образом

Заряженный от внешнего источника питания до напряжения 2-10 кВ нако- 30 пительный конденсатор 7 при срабатывании коммутирующего элемента 8 разряжается через коммутирующий элемент

8,.обойму 9, первичную обойму 4 трансформатора и обойму 10. При этом на вторичной обмотке 5 трансформатора формируется импульс напряжения амплитудой 100-200 кВ и передается через высоковольтный контакт 11 на трубку

2, в которой одновременно срабатывает щ ионный источник, Ионы,дейтерия, ускоренные электрическим полем, бомбарди" руют мишень трубки, где в реакции

T(d,n) не образуются нейтроны, Таким образом, в контуре из последовательнб соединенных первичной обмотки 4 трансформатора, накопительного конденсатора 7 и коммутирующего элемента 8 отсутствуют монтажные провода.

Контур образован путем непосредственного контакта друг с другом элект-. родов трансформатора (обойм 9 и 10) ° коммутирукпцего элемента 8 (анода и катода) и накопительного конденсатора 7, что существенно снижает потери энергии в контуре.

Металлические обоймы 9 и 10 каркаса и первичная обмотка 4 трансформатора образуют экран, который препятствует проникновению высоковольтного электрического поля в зону размещения накопительного конденсатора 7 и коммутирующего элемента 8, следовательно, от адает необходимость их высоковольтной изоляции.

Высоковольтный контакт 11, кроме передачи напряжения со вторичной обмотки 5 трансформатора на трубку 2, выполняет также функцию высоковольтного экрана, существенно уменьшающего напряженность электрического поля между импульсным высоковольт ным трансформатором и корпусом 1 генератора, между трубкой 2 и корпусом

1, между трубкой 2 и трансформатором, что позволяет существенно уменьшить толщину изоляции и, следовательно, объем генератора.

Сравнительные испытания известных и предлагаемого нейтронного генератора показали, что при одинаковом вы" ходе нейтронов предлагаемый генера тор имеет объем в 2-3 раза меньший, массу — в 1,5-2 раза меньше, а удельный энергетический выход нейтронов— в 3-4 раза вьппе, 497932

Фьг. У

Редактор. C,Òèòîâà Техред И,дндык

Корректор С,Шевкун

Заказ 990

Тираж б59

Подписное

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, f01

ВНИИПИ Государственного коиитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5