PL56300B3 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 30.XI.1968 56300 KI. 21g, 21/01 MKP UK Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr Jerzy Massalski, mgr inz. Czeslaw Bobrowski Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza (Instytut Techniki Ja¬ drowej), Kraków (Polska) Lampa neutronowa Wynalazek dotyczy ulepszen lampy neutronowej, opisanej w patencie nr 51604, która znajduje za¬ stosowanie jako zródlo neutronów w sondzie od- wiertowej w poszukiwaniach zlóz ropy naftowej lub innych surowców mineralnych, ponadto w fi¬ zyce jadrowej, w biologii i medycynie oraz innych dziedzinach techniki.Lampa neutronowa wedlug patentu nr 51604 sklada sie ze szklanego cylindra, zakonczonego z jednej strony rozbieralnym, próznioszczelnym zla¬ czem, a z drugiej strony cokolem, wyposazonym w molibdenowe przepusty, przy czym wewnatrz cylindra znajduje sie osadzone u nasady zlacza, gniazdo z tarcza trytowa, zródlo jonów w postaci trzech umieszczonych obok siebie cylindrów: re¬ gulacyjnego, jonizacyjnego i katodowego oraz ge¬ neratory izotopów wodoru.W lampie tej nie uzyskuje sie maksymalnego wydatku neutronów, a ponadto ksztalt powstaja¬ cego impulsu neutronowego odznacza sie mala stromoscia opadania, w wyniku czego lampa nie wykazuje pelnej sprawnosci i wysokiej dokladnos¬ ci w dzialaniu.Niedogodnosci te usuwa lampa neutronowa we¬ dlug wynalazku, skladajaca sie z rozbieralnego, próznioszczelnego zlacza, wyposazonego w gniazdo z tarcza trytowa, które stanowi zarazem jego uszczelke, ze zródla jonów, zawierajacego cylin¬ der regulacyjny i cylinder katodowy, oraz z za¬ sobników deuteru. Ponadto lampa jest, zaopatrzo- 10 15 20 na w dwie soczewski magnetyczne, umieszczone na zewnatrz szklanego cylindra lampy.Lampa neutronowa wedlug wynalazku jest uwi¬ doczniona w przykladowym rozwiazaniu na ry¬ sunku, który przedstawia jej przekrój podluzny.Lampa neutronowa sklada sie ze szklanego cy¬ lindra 1, laczacego sie z jednej strony z próznio* szczelnym, rozbieralnym zlaczem 2, a z drugie} strony zakonczonego cokolem, zaopatrzonym w me¬ talowe przepusty 3 oraz pompowa rurke 4 sluzaca do podlaczania lampy do aparatury prózniowej.Zlacze 2 jest wyposazone w gniazdo 5, wykonane z materialu o dobrym przewodnictwie cieplnym na przyklad z miedzi, srebra lub aluminium, które stanowi równoczesnie uszczelke zlacza 2.Gniazdo 5 zawiera trytowa tarcze 6, oslonieta oslona 7, która ma na wprost tarczy 6, otwór 8, a ponadto jest wyposazona w przepust 9, dopro¬ wadzajacy do niej napiecie. W odleglosci kilku¬ nastu milimetrów od oslony 7 znajduje sie zródlo jonów, skladajace sie z regulacyjnego cylindra 10 i katodowego cylindra 11. Odleglosc pomiedzy oslo¬ na 7 a cylindrem 10 stanowi przerwe przyspiesza¬ jaca, która wytrzymuje napiecie przyspieszajace powyzej 100 kV. Regulacyjny cylinder 10 ma od strony przerwy przyspieszajacej otwór 12, usy* tuowany na wprost otworu 8 oslony 7.Cylinder 10 jest okolo dwukrotnie dluzszy od katodowego cylindra 11, który zawiera niklowa siatke 12, z umieszczonym posrodku niklowym 5630056300 krazkiem 14. Siatka 13 dzieli cylinder 11 na dwie czesci, z których czesc, zawierajaca cylindryczna katode 15, podgrzewana grzewcza spirala 16, jest okolo dwukrotnie mniejsza od pozostalej. Zamoco¬ wany w siatce 13 krazek 14 ma srednice, równa srednicy katody 15.Ponadto w lampie znajduja sie zasobniki 17 deuteru, utrzymujace wymagane cisnienie deuteru w lampie. Na zewnatrz cylindra 1 sa umieszczone dwie magnetyczne soczewki 18 i 19, skladajace sie z .uzwojen, zaopatrzonych w oslony ferromagne¬ tyczne. Soczewki 18 i 19 sa tak usytuowane wzgledem regulacyjnego cylindra 10, aby krawedz 20 soczewki 18 znajdowala sie w odleglosci, wy¬ noszacej podwójna srednice d otworu 12 cylindra id.Lampa neutronowa wedlug wynalazku, generu¬ jaca neutrony, w oparciu o reakcje jadrowa deu- ter H- tryt lub' deuter + deuter, przy energii deu- teronów w granicach od 50 do 150 keV, moze pra¬ cowac jako impulsowe zródlo neutronów, spelnia¬ jac równoczesnie funkcje prostownika wysokiego napiecia. Lampa jest zasilana ujemnym napieciem przyspieszajacym, wynoszacym od 50 do 150 kV, przylozonym do trytowej tarczy 6 i jej oslony 7 oraz napieciem dodatnim, wynoszacym okolo 200 V, podlaczonym do zródla jonów, przy czym do cylin¬ dra 10 przyklada sie napiecie, wynoszace od 100 do 150 V, natomiast do cylindra 11 i siatki 13 na¬ piecie, wynoszace od 200 do 250 V. Cylindryczna katoda 15 znajduje sie na potencjale zerowym i jest zarzona za pomoca spirali 16. Katoda 15 ma wydajnosc okolo kilkunastu miliamperów.Elektrony emitowane przez katode 15 na skutek obecnosci pola magnetycznego, wytwarzanego przez magnetyczne soczewki 18 i 19, dostaja sie w przestrzen cylindrów 10 i 11, gdzie zderzajac sie z molekulami deuteru wytwarzaja jony deuteru, które sa przyspieszane w kierunku oslony 7 i try¬ towej tarczy 6.Podczas impulsowej pracy lampy, zródlo jonów jest sterowane w ten sposób, ze pomiedzy katoda 15 lampy, a cylindrami 10 i 11 zródla jonów, wy¬ twarza sie impulsowo róznice potencjalów, w wy¬ niku czego powstaje impulsowy prad jonowy. Prad jonowy zalezy nie tylko od doboru odpowiednich napiec na cylindrach 10 i 11, lecz równiez od cis¬ nienia deuteru w lampie, które jest regulowane przy pomocy zasobników 17 deuteru ponadto za¬ lezy równiez od pradu elektronowego, emitowane¬ go przez katode 15, od natezenia pola magnetycz¬ nego w zródle jonów i od polozenia magnetycznych soczewek 18 i 19 wzgledem zródla jonów.Ujemne pole elektryczne wnika w glab cylindra 10, na skutek czego powstaje rozpraszajace zwier¬ ciadlo elektryczne dla elektronów. Zjawisku temu przeciwdziala zastosowanie dwóch magnetycznych soczewek 18 i 19 i odpowiednie ich umieszczenie wzgledem zródla jonów, dzieki czemu elektrony nie plyna do scian cylindra 10, lecz sa skupiane i przyspieszane w kierunku siatki 13, gdzie zde¬ rzajac sie po drodze z molekulami deuteru wytwa¬ rzaja prawie dwukrotnie wiekszy prad jonowy.Powstaly prad jonowy mozna w razie potrzeby regulowac, zmieniajac odpowiednio wielkosc pra¬ du w uzwojeniach soczewek 18 i 19, lub zmienia¬ jac ich polozenie. Ponadto zastosowanie soczewek 18 i 19 i ich odpowiednie usytuowanie wzgledem zródla jonów znacznie obniza moc zarzenia tlen- 5 kowej katody 15.Umieszczenie w cylindrze 11 siatki 13 z krazkiem 14 zapewnia korzystny rozklad pola elektrycznego, powodujac prawie dwukrotnie zwiekszenie wydaj¬ nosci pradu jonowego. 10 W lampie wedlug wynalazku uzyskuje sie im¬ puls neutronowy o duzej prostokatnosci dzieki te¬ mu, ze cylinder 10 jest okolo dwukrotnie dluzszy od cylindra 11, co przy panujacych na tych cy¬ lindrach odpowiednich napieciach, daje duzy gra- ig dient pola elektrycznego wzdluz osi zródla jonów, skutek czego jony, wytwarzane w przestrzeni cy¬ lindrów 10 i 11 dolatuja w krótkim czasie do tar¬ czy 6.Lampa wedlug wynalazku charakteryzuje sie 20 maksymalnym wydatkiem neutronów, który zalezy od obciazalnosci tarczy trytowej, przy czym zalez¬ nosc ta jest okreslona nastepujacym wzorem: 25 55 W^P = UpIj g| + g2 x2 \2 gdzie: W — oznacza wydatek neutronów P — „ obciazalnosc tarczy trytowej 30 Up— „ napiecie przyspieszajace Ij — „ natezenie pradu jonowego Tp — » dopuszczalna temperature pracy tarczy trytowej To — „ temperature otoczenia 35 gi — „ grubosc tarczy trytowej S* .—'¦¦¦» ' grubosc gniazda tarczy ^i — „ wspólczynnik przewodnictwa cieplnego tarczy ** -qo t » wspólczynnik przewodnictwa 40 oc cieplnego gniazda Jak wynika z przytoczonego wzoru, im mniej¬ sza jest grubosc gniazda tarczy i im wieksze jest jel przewodnictwo cieplne, dzieki czemu otrzymuje 45 sie dobre odprowadzenie ciepla, wydzielanego na tarczy trytowej, tym obciazalnosc tarczy, a wiec i wydatek neutronów jest wiekszy.Lampa wedlug wynalazku odznacza sie prosta konstrukcja, przy czym uproszczona budowa prózr 50 nieszczelnego zlacza, w którym gniazdo tarczy zo¬ stalo wykorzystane jako uszczelka, zapewnia lam¬ pie lepsza próznioszczelnosc, a ponadto zmniejsza jej ciezar i wymiary gabarytowe. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Lampa neutronowa wedlug patentu nr 51604, zawierajaca próznioszczelne, rozbieralne zlacze, zródlo jonów, katode i zasobniki deuteru znamien¬ na tym, ze zlacze (2) jest wyposazone w gniazdo 60 (5) z trytowa tarcza (6), stanowiace jego uszczelke, a zródlo jonów sklada sie z regulacyjnego cylindra (10) i okolo dwukrotnie mniejszego katodowego cylindra (11), zawierajacego niklowa siatke (13) z umieszczonym posrodku niklowym krazkiem (14), 6S dzielaca cylinder (11) na dwie czesci, z których56300 czesc, okolo dwukrotnie mniejsza od pozostalej, zawiera cylindryczna katode (15), ponadto na zew¬ natrz cylindra (1) lampy sa umieszczone dwie ma¬ gnetyczne soczewki (18) i (19), skladajace sie z uzwojen, zaopatrzonych w oslony ferromagnetycz- 6 ne, przy czym soczewki (18) i (19) sa tak usytuo¬ wane wzgledem cylindra (10) aby krawedz (20) soczewki (18) znajdowala sie w odleglosci wyno¬ szacej podwójna srednice (d) otworu (12) cylindra (10). 16 13 W 12 '20 JJ 8\ PL