NL8402284A - Werkwijze en inrichting voor het verwisselen van emissiebronnen. - Google Patents

Description

m/cz/60.77.695

High Voltage Engineering Europa B.V. te Amersfoort jferkwijze en inrichting voor het verwisselen van emissiebronnen

De uitvinding heeft betrekking cp een werkwijze en inrichting voor het verwisselen van emissiebronnen van versnellers voor geladen deeltjes, zoals electronen en ionen net een hoge energie.

Bij deeltjesversnellers van deze soort is de versnellerbuis, 5 vaar in de van de anissiebron afkomstige electronen of ionen in vacuo tot de gewenste uittreesnelheid worden versneld, geplaatst in een versnellertank. Gewoonlijk is de emissie-bron cmgevai door een metalen mantel, teneinde te verzekeren, dat de veldsterkte binnen de versnellertank gelijk-10 matig verloopt. De emissiebron is dan geplaatst in een uitsparing in deze mantel. In het verlengde van de versnellerbuis ligt de uittreebuis, die door de wand van de versnellertank naar buiten steekt, zodat de uittredende electronen-of icnenbundel voor het beoogde doel kan worden aangewend.

15 De emissiebron kan direct tegen het uiteinde van de versneller zijn geplaatst, ofwel tegen het uiteinde van een kamer, voorzien van middelen voor het modificeren van de emissie, bijvoorbeeld het focusseren van de geëmitteerde electronen- of ionehbundel, of het selecteren van 20 bepaalde gewenste ionensoorten.

De versnellertank is ter voorkoming van vankoverslag of lekstromen tussen de versnellerbuis, de metalen mantel en de wand, gevuld met een gasvormig isolatiemedium. Dit medium kan bijvoorbeeld droge lucht of stikstof zijn, doch 25 bij hogere spanningen gebruikt men ook wel bepaalde fluor verbindingen, zoals zwavelhexafluoride.

* 6402284

t V

-2-

Indien men de anissiébron in de versnellertank wil verwijderen en vervangen, is het noodzakelijk de installatie buiten bedrijf te stellen en de tank te openen cm de emissiebron toegankelijk te maken. Dit is een tijdrovende 5 en daardoor kostbare operatie. Dat geldt in het bijzonder, indien de versnellertank gevuld is met een kostbaar isolatiemedium, zoals zwavelhexaf luoride. In dat geval is het noodzakelijk het isolatiemedium uit de tank te parpen en tijdelijk in een ander vat op de slaan. Als de 10 emissiebron dan vervangen is, kan men het isolatiemedium in de tank terugvoeren.

Ter vermijding van deze bezwaren is het daaran gewenst te beschikken over een werkwijze en inrichting, waardoor het verwisselen van de anissiébron kan plaatsvinden, zonder de 15 versnellertank te moeten openen.

De onderhavige uitvinding verschaft een dergelijke werkwijze, alsmede een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze. De werkwijze voor het wisselen van emissiébron-nen van een deeltjesversneller, geplaatst in een met een 20 gasvormig isolatiemedium gevulde versnellertank, bestaat volgens de uitvinding daarin, dat men de te verwisselen in de versnellertank geplaatste emissiebron verplaatst naar een buiten de versnellertank geplaatste gasdichte ruimte, gevuld met hetzelfde gasvormigé isolatiemedium onder 25 dezelfde druk als de druk in de versnellertank en vanuit deze gasdichte ruimte een andere anissiébron op de gewenste plaats in de versnellertank aanbrengt.

De inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze bestaat uit een gasdichte bronwisselkamer, die door middel 30 van een door een wisselklep afsluitbare leiding verbonden is met de versnellertank, welke kamer aan zijn binnenzijde voorzien is van een beweegbaar orgaan met tenminste één 8402284 •r * -3- ' wisselcpening en tenminste twee houders voor de te wisselen emissiebronnen, êên of meer doorvoerstangen voor het lateraal overbrengen van een emissiebron uit de versneller-tank in de wisselkamer, of uit de wisselkamer in de 5 versnellertank, alsmede middelen voor het plaatsen van het beweegbare orgaan in de gewenste positie ten opzichte van de wisselklep.

De inrichting volgens de uitvinding is bij voorkeur voorzien van middelen voor het evacuëren van de wissel-10 kamer, middelen voor het in evenwicht brengen van de gasdruk in de wisselkamer en de versnellertank alsmede middelen voor het terugpcnpen van het gasvormige iso-latiemedium van de wisselkamer in de versnellertank. Deze voorzieningen zijn in het bijzonder van belang, als men 15 -gebruik maakt van kostbare gasvormige isolatieraedia, zoals zwavelhexafluoride. Een en ander zal bij de figuurbeschrij-ving nader worden toegelicht.

Eet beweegbare wisselorgaan, dat is aangebracht in de wisselkamer, is bij voorkeur een carrousel, die kan 20 draaien, cm een evenwijdig aan de as van de versnellerbuis geplaatste as, welke carrousel voorzien is van tenminste êên opening voor het doorvoeren van de emissiebronnen en middelen voor het losbaar vasthouden van de genoemde bronnen, welke carrousel door middel van een knop in de 25 gewenste positie ten opzichte van de door een wisselklep afsluitbare leiding kan worden gedraaid. Eet wisselorgaan kan evenwel ook uitgevoerd worden als een lateraal beweegbare schuif,, voorzien van tenminste één cpening voor het doorvoeren van de emissiebronnen, alsmede middelen voor 30 het losbaar vasthouden van de genoemde bronnen. De middelen voor het losbaar vasthouden van de emissiebronnen q? het wisselorgaan bestaan bij voorkeur uit bajonetsluitingen.

Eet is echter ook mogelijk cm gebruik te naken van andere 8402284 3> % -4- bevestigingsmiddelen, zoals electrcmagnetische klanpen.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande figuren.

Figuur 1 is een afbeelding van een deeltjesversneller, 5 bestaande uit een emissiebron 6a, die via een klep 15 is aangesloten op een kamer 32, voorzien van middelen voor het modificeren van de door de emissiebron 6a afkomstige straling, alsmede een versnellerbuis 25, waarmede de geëmitteerde electronen, of ionen, tot de gewenste eind-10 snelheid worden versneld. De emissiebron 6a kan door de van een afsluiter 12 voorziene leiding 19 met behulp van een buiten de versnellertank 17 geplaatste gaspcmp 14 worden geëvacueerd. Het geheel is geplaatst in een versnellertank 17, die door een mangat 30 toegankelijk is. Het 15 mangat 30 is, wanneer de inrichting in bedrijf is, af gesloten door de deksel 31. De versnellerbuis 25 en de kamer 32 worden met behulp van de vacuümpcnp 18, die zowel binnen als buiten de versnellertank 17 geplaatst kan zijn, aider hoogvacuüm gehouden.

20 Het samenstel van de emissiebron 6a, de klep 15, de kamer ' 32 en de leiding 19 met de afsluiter 12 is ontgeven door een metalen mantel 16. Aansluitend aan de mantel 16 in de 'richting van het mangat 30 kan de versnellerbuis 25 ontgeven zijn door een aantal ringen van electrisch 25 geleidend materiaal, welke ringen evenals de mantel 16 tot doel hebbai te verzekeren, dat de veldsterkte binnen de versnellertank 17 een gelijkmatig verloop heeft.

De emissiebron 6a is voorzien van een aansluiting 13a, waarop de hierna te bespreken doorvoerstang 1 kan in-30 grijpen, alsmede een deksel 33a, die past in een uit sparing in de mantel 16 en daarmede, als de bron 6a zich 8402284 -5- ' > 3.

cp zijn plaats tegen de klep 15 bevindt, een goed geleidend electrisch contact maakt.

In het verlengde van de versnellerbuis 25 ligt de uittree-buis, die zich door de deksel 31 tot buiten de versneller-5 tank 17 uitstrekt en waardoor de tot de gewenste eindsnel- heid versnelde electronen- of ionenbundel de inrichting verlaat.

Ter wille van de overzichtelijkheid zijn de geleidende ringen cm de versnellerbuis 25, alsmede de uittreébuis 10 niet in deze schenatische tekening weergegeven.

San de tegenover het mangat 30 liggende zijde van de versnellertank 17 bevindt zich de bronwisselkaiter 3, die door de invoeropening 2 toegankelijk is en door middel van de leiding 26 is verbanden met de versnellertank 17. In de 15 bronwisselkamsr 3 bevindt zich eveneens het wisselorgaan 4, in dit geval uitgevoerd als een carrousel, die kan draaien cm een evenwijdig aan de as van de versnellerbuis geplaatste spil 46. De carrousel 4 kan door middel van de kncp 7 worden gedraaid cm hem in de gewenste positie ten 20 opzichte van de wisselleiding 26 te brengen. In de leiding 26 bevindt zich de wisselklep 8, die, warneer de deeltjesversneller in bedrijf is, een gasdichte afsluiting van de versnellertank waarborgt.

Eveneens in het verlengde van de as van de versnellerbuis · 25 25 bevindt zich de doorvoerstang 1, die lateraal verplaatsbaar is en waarmede de te verwisselen emissiebron 6a uit de versnellertank kan warden teruggetrokken. Voorts kan met deze doorvoerstang 1, na het verwijderen van de emissiebron 6a, de cp de carrousel 4 geplaatste nieuwe 30 emissiebron 6b in de versnellertank gébracht worden. Voor het correct positioneren van de emissiebron bij het 8402284 -6- '

Cr «t inbrengen in de versnellertank kan de doorvoerstang 1 bovendien om zijn as gedraaid worden. De emissiébron 6b is eveneens voorzien van een aansluiting 13b, waarop de doorvoerstang 1 kan ingrijpen en een deksel 33b van 5 overeenkomstige vorm als de eerder genoemde deksel 33a.

Figuur 2 is een afbeelding van het wisselorgaan 4, zoals dit in het voorgaande is beschreven. Men ziet de spil 46, de wisselqpening 41, de beide houders voor de emissiebron-nen 42 en 43, alsmede de bevestigingsorganen 44 en 45, in 10 dit geval uitgevoerd als bajonetsluitingen.

Figuur 3 toont een andere uitvoeringsvorm van het wisselorgaan, nu uitgevoerd als een schuifconstructie 5, voorzien van de wisselqpening 51 en twee houders voor de emissiebron-nen 52 en 53 met de bevestigingsmiddelen 54 en 55.

15 De betekenis van de overige referentienummers in figuur 1 zal nader verklaard worden in de hierna volgende beschrijving van de werkingswijze van de inrichting volgens de uitvinding.

Alvorens over te gaan tot het verwisselen van de emissie-20 bronnen 6a en 6b, dient allereerst de hoogspanning, gewoonlijk tussen 200 KV en 5 MV, te worden uitgeschakeld.

Maakt men gebruik van droge lucht van atmosferische druk als isolatiemedium in de versnellertank 17 (d.w.z. bij betrekkelijk lage spanningen), dan gaat men voor het verwisselen 25 van de emissiebronnen 6a en 6b als volgt te werk.

De carrousel 4 wordt met behulp van de knop 7 in een zodanige stand geplaatst, dat de wisselqpening 41 zich recht voor de leiding 26 bevindt. De wisselklep 8 wordt dan geopend en de doorvoerstang 1 wordt zo ver naar rechts bewogen, dat hij 8402284 -7- aangrijpt op de aansluiting 13a, aangebracht aan de emissiebron 6a. Door het openen van de afsluiters 12 en 20 wordt vervolgens lucht toegelaten in de vacuüm ruimte van de emissiebron 6a en de ruimte tussen de klep 15 en de 5 emissiebron 6a, zodat deze emissiebron los kant van zijn afdichtingen. Zonodig kan, na sluiting van de afsluiter 20, de klep 21 geopend worden en de ruimte tussen de klep 15 en de emissiebron 6a met behulp van de pcnp 23 onder een geringe overdruk ten opzichte van de druk in de 10 versnellertank 17 geplaatst worden. De doorvoer stang 1 wordt dan naar links bewegen, zodat de emissiebron 6a met het deksel 33a door de wisselklep 8 en de leiding 26, alsmede de wisselopening 41, wordt teruggetrokken in de wisselkamer 3. De carrousel 4 wordt dan met behulp van de 15 knop 7 zo ver gedraaid, dat de houder 42 tegenover de emissiebron 6a in de wisselkamer 3 kant te liggen. Door een kleine hoekverdraaiing van de doorvoerstang 1 wordt de emissiebron 6a dan cp de bajcnetsluiting 44 van de houder 42 vastgezet. Daarna wordt de carrousel 4, wederom met 20 behulp van de knop 7, zo ver gedraaid, dat de houder 43 met de emissiebron 6b en de deksel 33b tegenover de leiding 26 kant te staan. De doorvoerstang 1 wordt dan opnieuw naar rechts bewogen, totdat hij is vastgezet in de aansluiting 13b van de emissiebron 6b. Door een kleine 25 hoekverdraaiing van de doorvoerstang 1 wordt dan de emissiebron 6b gelost uit de bajonetsluiting 45 van de houder 43. Aansluitend wordt dan de carrousel 4 met behulp van de knop 7 zo ver gedraaid, dat de opening 41 tegenover de leiding 26 kont te liggen, waarna met behulp van de 30 doorvoerstang 1 de emissiebron 6b in de versnellertank 17 door de daarvoor bestemde opening in de mantel 16 tegen de klep 15 woedt geschoven en de deksel 33b de uitsparing in de mantel 16 afdekt. Na sluiting van de beide afsluiters 20 en 21 en opening van de afsluiters 12 en 22 worden dan 35 met behulp van de vacuunpcnp 14 de emissiebron 6b, de ruimte 8402284 '-8- ’

y* V

tussen deze bron en de klep 15 via de leiding 19 geëvacueerd, waardoor de bron zich op de klep 15 vastzet. De doorvoerstang 1 wordt dan uit de versnellertank 17 teruggetrokken, waarna de wisselklep 8 wordt gesloten. Na 5 sluiting van de afsluiters 12 en 22 is de deeltjes versneller gereed on opnieuw in bedrijf te worden genoten.

De emissiebran 13a kan vervolgens via de invoeropening 2 uit de wisselkamer 3 worden verwijderd.

ffeakt men als gasvormig isolatiemedium in de versneller-10 tank 17 gebruik van lucht of stikstof onder druk, dan is het, alvorens men tot het wisselen van de bronnen kan overgaan, noodzakelijk cm de druk in de bronwisselkamer 3 gelijk te maken aan de druk in de versnellertank 17. Dit kan geschieden door de beide vaten door middel van de met 15 een klep 9 afsluitbare leiding 29 met elkaar in verbinding te brengen. Zonodig kan de bronwisselkamer 3 met behulp van de vacuümporp 14 via de door een afsluiter 24 afsluitbare leiding 28 tevoren worden geëvacueerd.

Indien men als gasvormig isolatiemedium in de versneller-20 tank 17 gebruik maakt van kostbare gassen, zoals zwavel- hexafluoride, dan is het, ter voorkoming van verliezen, gewenst cm, na afloop van de wisselprocedure, het in de bronwisseltank 3 aanwezige gas terug te parpen in de versnellertank 17. Dit kan geschieden met behulp van de 25 gaspotp 10 via de door een klep 11 afsluitbare leiding 27.

De inrichting volgens de uitvinding kan geheel met de hand worden bediend. Het is echter eveneens mogelijk de inrichting te voorzien van middelen cm de verschillende handelingen voor het wisselen van de emissiébronnen automatisch uit te 30 voeren.

8402284 • « -9-

Uiteraard zijn binnen het kader van de uitvinding nog andere cperatiesequenties mogeüjk, al naar gelang de aard van bet gasvormige isolatiemediim en van de emissiébron.

De inrichting volgens de uitvinding kan eveneens gebruikt 5 worden voor deeltjesversnellers, waarbij meer dan een versnellerbuis in de versnellertank is aangebracht. In dat geval dient het wisselorgaan 4 (resp. 5) voorzien te zijn van meer dan twee houders voor het opnamen en af geven van emissiebronnen.

10 Met behulp van de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding kan men de emissiebron van een deeltjesversneller, geplaatst in een versnellertank, in een tijd van 10 minuten tot 1 uur verwisselen, terwijl bij de tot dusverre gebruikelijke werkwijze hiervoor een tijd van 4 tot 24 uur 15 benodigd was.

8402284

Claims (9)

1. Werkwijze voor het wisselen van emissiebronnen van een deeltjesversneller, geplaatst in een met een gasvormig isolatiemedium gevulde versnellertank met het kenmerk, dat men de te verwisselen in de versnel- 5 lertank v66r de versnellerbuis geplaatste emissiebron overbrengt naar een zich buiten de versnellertank bevindende gasdichte ruimte, gevuld met hetzelfde gasvormige isolatiemedium onder dezelfde druk als die in de versnellertank en vanuit deze gasdichte ruimte een 10 andere emissiebron op de gewenste plaats vöór de ver snellerbuis in de versnellertank aanbrengt.

2. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie lmet het kenmerk, datde inrichting bestaat uit een gasdichte branwisselkamer (3), 15 die door middel van een door een wisselklep (8) afsluit bare leiding (26) verbonden is met de versnellertank (17), welke kamer (3) aan zijn binnenzijde voorzien is van een beweegbaar wisselorgaan (4, resp. 5) met tenminste één opening (41, resp. 51) en tenminste twee houders (43, 44, 20 resp. 53, 54) voor de te wisselen emissiebronnen (6a, 6b), één of meer doorvoer stangen (1) voor het overbrengen van een emissiebron uit de versnellertank (17) in de wissel-kamer (3) of uit de wisselkamer (3) in de versnellertank (17), alsmede middelen voor het plaatsen van het beweeg-25 bare wisselorgaan orgaan (4, resp. 5) in de gewenste positie ten opzichte van de wisselklep (8).

3. Inrichting volgens conclusie 2met het kenmerk, dat deze tevens voorzien is van middelen (14, 24) voor het evacuëren van de wisselkamer (3). 8402284 Λ # t- w -11-

4. Inrichting volgens conclusie 2 en 3 m e t het kenmerk, dat deze tevens voorzien is van middelen (9, 29) voor het in evenwicht brengen van de gasdruk in de wissel-kamer (3) en de versnellertank (17).

5. Inrichting volgens conclusies 2-4 methetken- merk, dat deze tevens voorzien is van middelen (10, 11, 27) voor het terugparpen van het gasvormige isolatie-roedium van de wisselkamer (3) in de versnellertank (17) .

6. Inrichting volgens conclusies 2-5 met het ken- 10. e r k, d a t het beweegbare wisselorgaan een carrousel (4) is, die kan draaien cm een evenwijdig aan de as van de versnellerbuis (25) geplaatste spil (46), welke carrousel voorzien is van tenminste één opening (41) voor het doorvoeren van de emissiebronnen en middelen voor het 15 losbaar vasthouden van de genoemde bronnen (6a, 6b), welke carrousel door middel van een knop (7) in de gewenste positie ten opzichte van de leiding (26) kan worden gedraaid.

7. Inrichting volgens conclusies 2-6 met het kenmerk, dat het beweegbare orgaan een lateraal be- 20 weegbare schuif (34) is, die voorzien is van tenminste een opening voor het doorvoeren van de emissiebronnen (6a, 6b) en middelen voor het losbaar vasthouden van de genoemde bronnen.

8. Inrichting volgens conclusie 6si7iet het ken- 25 merk, d a t de middelen voor het losbaar vasthouden van de emissiebronnen bestaan uit bajonetsluitingen (44, 45, resp. 54, 55).

9. Inrichting volgens de conclusies 2-8 met het kenmerk, d a t deze tevens voorzien is van middelen cm de 30 sequentie van handelingen, benodigd voor het wisselen van een emissiébron, automatisch uit te voeren. 8402284