Импульсный генератор нейтронов

 

ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ, содержащий отпаянную ускорительную трубку с нейтронообразуюсцей миэо^N5 35 О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) О)) д,SU ао Н 05 Н 5 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 9 4 ° )))99,,9„

\ twrl

ll

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2846800/18-25 (22) 30.11.79

) (46) 15.02.83. Бюл. Р 6 (72) К.И.Козловский, Ю.П.Козырев, A.Ñ.ÖûáèH и A.E.Øèêàíoâ (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Скваженные генераторы нейтронове М ОНТИ 8НИИЯГГ, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 580725, кл. G 21 G 4/02, 1977 (прототип). (54)(57) ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР HEATPOНОВ, содержащий отпаянную ускорительную трубку с нейтронообразук)щей мишенью, ионным источником, например лазерным, расположенным в ее торцевой части,и газопоглотителями,источ.ник ускорякщего напряжения на базе импульсного высоковольтного трансфор1матора с емкостным накопителем и блоком зарядки, систему синхронизации ускоряющего импульса и импульса ионного источника, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,с целью увеличения нейтронного потока при сохранении габаритов генератора, трансформатор выполнен на разомкнутом броневом магнитопроводе, расположенным соосно с ускорительной трубкой, причем торец центральной разомкнутой части магнитопрор ) вода примыкает к той части трубки, Е где расположен ионный источник .

83.4260

Изобретение относится к радиационной технике и может найти применение и ядерной физш<е, в реакторостроеиии и особенно в ядериай геофизике для проведения каротажа скважин и активационногo анализа. 5

Известны Импульсные генераторы нейтронов, в которых нейтроны образуются в результате протекания ядерной реакции при бомбардировке мишени, содержащей изотопы водорода, ускорен- 10 ными до энергии ) 100 кэВ дейтоиами, извлекаеы ми из плазмы ионного источника.

B типичном скважиином генераторе нейтронов fl} излучателем нейтронов является отпаяниая малогабаритная ускорительиая трубка, внутри которой размещен искро-дуговой источник ионов и иейтрокообраэующая мишень, Кроме тЬго, генератор содержит источник импульсного ускоряющего напряже- ния, блок питания ионного источника и блок сикхронизации импульсов ускоряющего напряжения и ионного источни. !

<а, Опыт эксплуатации такого генератора выявил значительную нестабильность выходных параметров и ограничение иа нейтронный поток (10 н/с).

В значительной степени эти недостатки устраняются путем использования в ускорительной трубке лазерного источника «онов, в котором плазма об разуется при воздействии излучения лазера на дейтерийОодержащую мишень.

Однако из-за широкого углового рас- 35 пределеиия дейтонов лазерной плазмы и их рекомбинации в процессе разлета плазмы доля дейтоиов, ускоренных к нейтроиообразующей машеии от общего числа частиц в плазме составляет ве- щ личину 1Ъ, что снижает эффективность генератора, Наиболее близкой к предлагаемому импульсный генератор нейтронов (2), содержащий отпаяниую ускорительиую трубку с плазмообразующей и иейтроно. образующей мишенями, оптическим и электрическими вводами, а также лазер, фокусирующую линзу, источник ускоряющего напряжения на базе импульсного трансформатора, лазерный коммутатор и блок зарядки. Включение управляемого лазером коммутатора в цепь первичной обмотки трансформатора позволяет получить оптимальную синхронизацию ускоряющего импульса с моментом прихода плазменного сгустка в межэлектродиую ускоряющую область.

Такой генератор может давать поток нейтронов 10 н/с, но из-эа широко(О го углового распределения дейтонов бО лазериоГо ионного источника увеличение нейтронного выхода может быть достигнуто лишь путем увеличения мощ" ности лазера и габаритов как ускорительной трубки, так и всего генерато- б5 ра в целом. Для скважинного варианта генератора, где имеются ограничения иа радиальные габариты прибора, такое решение ие приемлемо.

Целью изобретения является увеличение нейтронного потока при сохранении габаритов генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе, содержащем отпаяниую ускорительную трубку с ионным источником, например лазерным, расположенным в ее торцевой части, и газопоглотителями, источник ускоряющего напряжения на базе импульсного высоковольтного трансформатора, систему синхронизации ускоряющего импульса и импульса ионного источника, трансформатор импульсного источника ускоряющего напряжения снабжен разомкнутым броневым магиитопроводом, расположенным соосно с трубкой, причем торец центральной разомкнутой части магиитопровода примыкает к той части трубки, где расположен ионный источник.

В случае использования лазерного ионного источника внутри трубки в той торцевой части, к которой примыкает магнитопровод, размещается лишь лазерная плазмообразующая мишень.

Такое расположение магиитопровода и ионного источника приводит к тому, что движение плазмы происходит в быстроиарастающем продольном магнитном поле.

На чертеже показана схема кредлаràåìoão генератора нейтронов с отпаяниой ускорительной трубкой с лазерным ионные источником.

Генератор содержит лазер 1, оптическую систему 2, отпаянную ускорительную трубку 3 с аиодОм 4, плазмообразующей мишенью 5,иейтроиообразу.ющей мишенью-катодом б,антидинатронной сеткой 7,оптическим 8 и электрическими 9 вводами, гаэопоглотителями 10, источник импульсного ускоряющего напряжения с блоком ll зарядки, емкостным накопителем 12, лазерным коммутатором 13 и импульсным трансформатором, содержащим броневой магнитопровод 14, низковольтную 15 и высоковольтную 16 обмотки, а также делительный резистор 17 для получения напряжения смещения иа сетке 7.

Импульсный генератор нейтронов работает следующим образом.

Генерируемый лазером 1 импульс излучения проходит через оптическую систему 2, где часть излучения отво- дится к лазерному коммутатору 13, а остальная часть фокусируется на мишень 5. При воздействии лазерного излучения ка мишень образуется дейтерийсодержащий плазменный сгусток,разлетающийся от мишени 5 внутри анода 4. Отведенная часть лазерного излучения включает коммутатор 13, что вызывает разряд емкостного накопите. 8142б0

Составитель Л.Икоев

Редактор Л.Письман Техред M. Гергель Корректор! А.Дзятко

Заказ 6401/2 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент"., г.Ужгород, ул,Проектная, 4 ля 12, заряженного от блока 11, через низковольтную обмотку трансфор-. матора 15. Одновременно с этим вмагнитопроводе 14 начинает нарастать магнитный поток, пронизывающий и область внутрианодного пространства с лазерной плазмой. Воздействие на плазму такого магнитного поля увеличивает число непрорекомбинировавших ионов дейтерия и сужает их угловое распределение, делая его более направленным вдоль оси трубки. Одновременно с нарастанием магнитного потока в магнитопроводе 14 в высоковольтной обмотке 1б трансформатора, подключенной через ввод 9 к аноду 4, возбуждается импульс ускоряющего напряжения. При этом, как показывает расчет,.процесс воздействия магнитного поля на плазму и процесс возбуждения высоковольтного импульса протекают достаточно эффективно, если характерный поперечный размер центральной части магнитоировода d удовлетворяет неравенству d Е, где 0 расстояние между торцом центральной разомкнутой части магнитопровода и плазмообразующей мишенью трубки 3. клейтоны вытягиваются с поверхности вытекающего из анода плазменного сгустка и ускоряются к нейтронообразующей мишени 4, вызывая на ней ядерную реакцию с образованием нейтррнов.

Антндинатронней сетка 7 Уменьшает

1 ток вторичных электронов из-за cosдания напряжения смещения между ней

10 и катодом при протекании ионного тока через резистор 17. Газопоглотйтели 10 обеспечивают в отпаянном обьеме трубки необходимый рабочий вакуум.

15 Описанный импульсный генератор нейтронов за счет более эффективной работы источника дейтонов позволит, не менее, чем на порядок увеличить нейтронный поток при сохранении ради20 альных размеров трубки и мощности лазере. Использование малогабаритных генераторов с потоком > 10 н/с повысит эффективность методов нейтронного каротажа скважин и других ядерногеофизических исследований.