PL68127B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 29.IX.1973 68127 KI. 21g,21/01 MKP G21g 3/04 IIBLIOTI Wspóltwórcy wynalazku: Kazimierz Dybowski, Jan Pietka Wlasciciel patentu: Instytut Badan Jadrowych, Warszawa (Polska) Udarowy generator neutronów 2 Przedmiotem wynalazku jest udarowy generator neutronów wytwarzajacy krótkie, o duzej inten¬ sywnosci impulsy neutronów predkich w oparciu 0 reakcje deuter tryt.Znane generatory neutronów skladaja sie ze zródla jonów przewaznie wysokiej czestotliwosci (typu Thonemanna), rury akceleracyjnej zawiera¬ jacej uklad jono-optyczny zlozony z wielu elektrod zasilanych z oporowego dzielnika wysokiego na¬ piecia, z elektrody ogniskujacej wymagajacej od¬ dzielnego regulowanego zródla zasilania, z glowicy zawierajacej tarcze trytowa, oraz z zasilacza wy¬ sokiego napiecia. Znaczne odleglosci wylotu otworu ekstrakcyjnego od tarczy trytowej zmuszaja do zmniejszenia srednic tych otworów dla spelnienia szeregu warunków narzuconych przez wymogi ogniskowania wiazki jonów. Te same przyczyny kaza wydluzyc kanal ekstrakcyjny. Prowadzi to do ograniczenia wielkosci pradu jonowego do rzedu 1 mA. Wprowadzenie kilku róznych napiec do wnetrza rury akceleracyjnej stwarza koniecznosc wykonywania przepustów prózniowych przez jej scianki. Wplywa to, poza komplikacja konstruk¬ cji, na zmniejszenie wytrzymalosci dielektrycznej ukladu, ze wzgledu na istnienie na powierzchni rury wyprowadzen polozonych jedno od drugiego w odleglosci niewielu centymetrów i polaczonych elementami dzielnika napiecia. Stosowanie zas od¬ dzielnych, regulowanych zasilaczy wysokiego na- 10 15 20 25 piecia zwieksza znacznie rozmiary calego urzadze¬ nia.Celem wynalazku jest znaczne zwiekszenie wy¬ dajnosci neutronowej generatora, uproszczenie jego konstrukcji, zwiekszenie niezawodnosci w pracy przez zmniejszenie mozliwosci przebic elektrycz¬ nych, oraz zmniejszenie wymiarów.Zadaniem zas wynalazku jest taki dobór para¬ metrów i wymiarów zródla jonów, kanalu ekstrak¬ cyjnego, oraz ksztaltu i usytuowania elektrod przyspieszajacych, aby uzyskac mozliwie najwiek¬ szy prad jonowy na tarczy, bez koniecznosci do¬ datkowego ogniskowania tego pradu, poprzez regu¬ lacje jakichkolwiek napiec w ukladzie, oraz takie wzajemne usytuowanie zródla jonów i tarczy try¬ towej, aby osiagnac najlepsza wytrzymalosc dielek¬ tryczna ukladu.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie w generatorze neutronów takiej konstrukcji, ze cylindryczne zródlo jonów umieszczone jest we¬ wnatrz cewki generatora wielkiej czestotliwosci, zamkniete jest z jednej strony plytka aluminiowa, wyposazona w kanal doprowadzajacy deuter z elektrolizera poprzez sterowany zdalnie zawór palladowy. Przeciwlegla scianka zawiera aluminio¬ wa elektrode ekstrakcyjna umieszczona na osi ukladu. Dlugosc kanalu tej elektrody wynosi 0,75 srednicy otworu ekstrakcyjnego. Elektroda ekstrak¬ cyjna umieszczona jest wspólosiowo z otworem elektrody zródla jonów, które znajduje sie na po- 68 127rioeS- 68 127 4 tencjale zerowym. Plaszczyzna tej elektrody w poblizu centralnego otworu posiada nachylenie okolo 65° w stosunku do osi ukladu. Naprzeciwko otworu elektrody zródla jonów znajduje sie piers¬ cieniowa elektroda tarczy, polaczona z gniazdem tarczy. Gniazdo to stanowi zakonczenie rury tar¬ czowej i moze byc wraz z nia przesuwane wzdluz osi ukladu w granicach od kilku do kilkuset milimetrów.Generator ze Wzgledu na bardzo male wymiary i prostote konstrukcji znajduje wszechstronne za¬ stosowanie w badaniach naukowych ze szczególnym uwzglednieniem fizyki reaktorowej,w zagadnieniach dydaktycznych, przemysle, medycynie, biologii itp.T&i&ersalnQs6';zfc$tosowan generatora wynika rów¬ niez ze znacznej wydajnosci neutronowej (prad jo¬ nowy na tarczy osiaga wartosc rzedu 1 A), i z *l&twósci* konserwacji i wymiany elementów ulegajacych zuzyciu.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przykla¬ dzie wykonania przedstawionym na rysunku, za¬ wierajacym zródlo jonów generatora wraz z ukla¬ dem jono-optycznym. Udarowy generator neutro¬ nów sklada sie z cylindra zródla jonów 5, zamknie¬ tego z jednej strony aluminiowa plytka 8 z kana¬ rem wlotowym deuteru, oraz z elektroda ekstrak¬ cyjna 4. Z elektroda ekstrakcyjna polaczona jest elektroda zródla jonów 1 z centralnym otworem dla przepuszczania wiazki deuteronów. Elektrody te znajduja sie na potencjale zerowym, Poosiowo z nia znajduje sie pierscieniowa elektroda tarczy 2, wkrecana w gniazdo tarczy, bedace zakonczeniem rury tarczowej stanowiacej element mocujacy, do¬ prowadzajacy wysokie napiecie i równoczesnie element chlodniczy. Rura ta wraz z tarcza i elek¬ troda moze byc przemieszczana wzdluz osi w gra¬ nicach od kilku do kilkuset milimetrów, dla zblizenia lub oddalenia elektrod 1 i 2. Na zewnatrz cylindra zródla jonów znajduje sie cewka 6 gene¬ ratora wielkiej czestotliwosci 7 wzbudzajaca wy¬ ladowanie w zródle jonów.Dzialanie generatora neutronów wedlug wyna¬ lazku jest nastepujace. Po doprowadzeniu deuteru poprzez filtrujacy zawór palladowy do zródla jo¬ nów, wystepuje przy cisnieniu okolo 5 • 10^4 Tr slaba jonizacja gazu, dzieki inicjujacej generacji wielkiej czestotliwosci, oraz zastosowaniu poosio- 15 25 30 35 40 45 wego ze zródlem jonów pierscieniowego magnesu stalego (nie uwidocznionego w przykladzie wyko¬ nania). Po przeslaniu do ukladu wyzwalajacego impulsu startowego, na uklad generatora wielkiej czestotliwosci rozladowana zostaje linia formujaca, przy czym otrzymujemy impuls wielkiej czestotli¬ wosci o mocy rzedu 1 MW. W tym momencie, w zródle jonów wystepuje impulsowa jonizacja, ulatwiona przez pre-jonizacje. Po uplywie czasu potrzebnego do pelnego zjonizowania gazu, impuls startowy, po przejsciu przez uklad opózniajacy, po¬ woduje rozladowanie na uzwojenie pierwotne impulsowego transformatora wysokiego napiecia jego linii formujacej. Na elektrodzie 2 pojawia sie ujemny w stosunku do elektrody 1 impuls napiecia 0 wartosci 150 kV, powodujacy wyciaganie jonów deuteru poprzez otwór ekstrakcyjny do przestrzeni miedzyelektrodowej, gdzie odpowiednio uksztalto¬ wane pole elektryczne powoduje ogniskowanie i przyspieszenie w kierunku tarczy 3 ich strumie¬ nia. Wybór odpowiedniej odleglosci miedzy elek¬ trodami 1 i 2 wplywa na ksztalt powierzchni plaz¬ my w otworze ekstrakcyjnym i jest jednym z czynników decydujacych o wielkosci pradu jono¬ wego, który w impulsie osiaga wartosc rzedu 1 Ampera.Generator neutronów wedlug wynalazku odzna¬ cza sie duza stabilnoscia pracy na co wplywa lat¬ wosc doboru warunków ogniskowania dla wybra¬ nego napiecia przespieszajacego, dzieki moznosci przesuwania elektrody tarczowej. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Udarowy generator neutronów zawierajacy zródlo jonów wysokiej czestotliwosci, dwuelektrodowy uklad jono-optyczny, pyreksowy cylinder zródla jonów, oraz elektrode ekstrakcyjna, znamienny tym, ze elektroda tarczowa (2) umieszczona jest prze¬ suwnie w granicach od kilku do kilkuset mili¬ metrów wzdluz osi ukladu w stosunku do elektrody zródla jonów (1), której powierzchnia w czesci przyleglej do otworu centralnego jest nachylona pod katem okolo 65° w stosunku do osi ukladu i znajduje sie na potencjale zerowym, przy czym dlugosc kanalu elektrody ekstrakcyjnej wynosi 0,75 jego srednicy. Cena zl 10,— 'BlZlG — 134T7/73 95 egz. A,4 PL PL