RU165285U1

RU165285U1 - PULSED NEUTRON GENERATOR

Info

Publication number: RU165285U1
Application number: RU2016120895/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Тимофеевич Бобылев; Юрий Павлович Кузнецов
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2016-10-10

Abstract

Импульсный нейтронный генератор, содержащий размещенные коаксиально в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку, элементы схемы питания ионного источника нейтронной трубки, накопительный конденсатор и высоковольтный трансформатор с вторичной обмоткой и параллельно с ней дополнительной обмоткой с высоким сопротивлением, намотанные на каркасе в виде полого цилиндра из феррита с металлическим дном, и соединенные одними концами с металлическим дном и с мишенным электродом нейтронной трубки, а другими - с началом вторичной обмотки и корпусом генератора, отличающийся тем, что часть дополнительной обмотки высоковольтного трансформатора подключена параллельно поджигающему промежутку ионного источника нейтронной трубки.A pulsed neutron generator containing coaxially placed in a sealed enclosure filled with a liquid dielectric, a neutron tube, power elements of an ion source of a neutron tube, a storage capacitor and a high voltage transformer with a secondary winding and in parallel with it an additional winding with high resistance, wound on a frame in the form of a hollow a ferrite cylinder with a metal bottom, and connected at one end to the metal bottom and to the target electrode of the neutron tube, and others from the beginning m of the secondary winding and the generator housing, characterized in that part of the additional winding of the high voltage transformer is connected in parallel with the ignition gap of the ion source of the neutron tube.

Description

Полезная модель относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначена для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов.The utility model relates to the field of physical instrumentation, in particular to neutron radiation sources, and is intended for use in the development of neutron and x-ray generators.

Известен генератор нейтронов, содержащий нейтронную трубку и высоковольтный источник напряжения питания, выполненный на накопительном конденсаторе, включенном между высоковольтным источником питания и первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора (в случае биполярного питания нейтронной трубки - первичными обмотками высоковольтных импульсных трансформаторов). Геофизическая аппаратура. Недра, вып. 43, 1970 г., с. 132-146. Однако этот генератор нейтронов имеет большие габариты и массу.A neutron generator is known that contains a neutron tube and a high voltage power supply source, made on a storage capacitor connected between the high voltage power source and the primary winding of the high voltage pulse transformer (in the case of a bipolar power neutron tube, the primary windings of high voltage pulse transformers). Geophysical equipment. Subsoil, issue. 43, 1970, p. 132-146. However, this neutron generator has large dimensions and mass.

Известен импульсный нейтронный генератор, содержащий нейтронную трубку, накопительный конденсатор, высоковольтный импульсный трансформатор и формирователь импульса поджига ионного источника нейтронной трубки. Схема формирователя включает отдельные элементы: конденсатор, импульсный трансформатор поджига, линию задержки, элемент ограничивающий длительность горения ионного источника. Авторское свидетельство SU 307539, Н05Н 1/00. Схема громоздка, имеет много элементов, для размещения которых нужно дополнительное место. Генератор имеет большие габариты.Known pulsed neutron generator containing a neutron tube, a storage capacitor, a high voltage pulse transformer and a pulse shaper ignition of the ion source of the neutron tube. The shaper circuit includes individual elements: a capacitor, a pulse ignition transformer, a delay line, an element limiting the duration of burning of an ion source. Copyright certificate SU 307539, H05H 1/00. The circuit is cumbersome, has many elements, which require additional space to accommodate. The generator has large dimensions.

Известна также схема питания генератора импульсного потока ионизирующего излучения, содержащая нейтронную трубку, высоковольтный трансформатор, накопительный конденсатор в цепи первичной обмотки трансформатора, конденсатор питания ионного источника, высоковольтный дроссель с дополнительной секцией, включенной параллельно поджигающему промежутку ионного источника нейтронной трубки. Авторское свидетельство SU 795279, G21G 4/02. Высоковольтный дроссель - сложное электротехническое устройство, требующее много места.There is also known a power supply circuit for a pulse generator of ionizing radiation containing a neutron tube, a high voltage transformer, a storage capacitor in the primary circuit of the transformer, an ion source power capacitor, a high voltage inductor with an additional section connected in parallel with the ignition gap of the neutron tube ion source. Copyright certificate SU 795279, G21G 4/02. High-voltage inductor is a complex electrical device that requires a lot of space.

Известен импульсный нейтронный генератор, содержащий размещенные коаксиально в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку, накопительный конденсатор и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой и межрядной изоляцией, выступающей за пределы рядов, выполненной на каркасе в виде полого цилиндра из феррита с металлическим дном, соединенным с концом вторичной обмотки трансформатора и с мишенной частью нейтронной трубки. Параллельно с вторичной обмоткой высоковольтного трансформатора введена дополнительная обмотка, намотанная проводом с высоким удельным сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью, соединенная одним концом с металлическим дном, а другим с началом вторичной обмотки. Патент РФ RU 2551840, Н05Н 1/00. Выбран в качестве прототипа.Known pulsed neutron generator, containing placed coaxially in a sealed enclosure, filled with a liquid dielectric, a neutron tube, a storage capacitor and a high voltage transformer with a multi-row secondary winding and inter-row insulation protruding outside the rows, made on a frame in the form of a hollow cylinder made of ferrite with a metal bottom connected to the end of the secondary winding of the transformer and to the target part of the neutron tube. In parallel with the secondary winding of the high-voltage transformer, an additional winding is introduced, wound with a wire with high resistivity and high magnetic permeability, connected at one end to a metal bottom and the other to the beginning of the secondary winding. RF patent RU 2551840, Н05Н 1/00. Selected as a prototype.

В известном генераторе поджиг источника нейтронной трубки осуществляется формирователем импульса поджига, включающим известные элементы: импульсный трансформатор поджига, формирующий импульс напряжения амплитудой 10-15 кВ, линию задержки и т.д. Для размещения элементов необходимо место.In a known generator, ignition of a neutron tube source is carried out by an ignition pulse shaper, including known elements: a pulse ignition transformer, generating a voltage pulse with an amplitude of 10-15 kV, a delay line, etc. To place items you need a place.

Задачей полезной модели является уменьшение габаритов, массы.The objective of the utility model is to reduce the size and weight.

Техническим результатом полезной модели является уменьшение габаритов и массы генератора.The technical result of the utility model is to reduce the size and mass of the generator.

Технический результат достигается тем, что в импульсном нейтронном генераторе, содержащем размещенные коаксиально в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку, элементы схемы питания ионного источника нейтронной трубки, накопительный конденсатор и высоковольтный трансформатор с вторичной обмоткой и параллельно с ней дополнительной обмоткой с высоким сопротивлением, намотанные на каркасе в виде полого цилиндра из феррита с металлическим дном, и соединенные одними концами с металлическим дном и с мишенным электродом нейтронной трубки, а другими - с началом вторичной обмотки и корпусом генератора, часть дополнительной обмотки высоковольтного трансформатора подключена параллельно поджигающему промежутку ионного источника нейтронной трубки.The technical result is achieved by the fact that in a pulsed neutron generator containing coaxially placed in a sealed enclosure filled with a liquid dielectric, a neutron tube, power elements of an ion source of a neutron tube, a storage capacitor and a high voltage transformer with a secondary winding and in parallel with it an additional winding with high resistance wound on a frame in the form of a hollow cylinder of ferrite with a metal bottom, and connected at one end with a metal bottom and with a target ele by the cathode of the neutron tube, and by others, with the beginning of the secondary winding and the generator housing, part of the additional winding of the high-voltage transformer is connected in parallel with the ignition gap of the ion source of the neutron tube.

Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1-2.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 1-2.

На фиг. 1 представлен предложенный генератор импульсного потока ионизирующего излучения, где 1 - металлический корпус, 2 - нейтронная трубка, 3 - ферритовый сердечник, 4 - металлическое дно, 5 - вторичная многорядная обмотка, 6 - дополнительная обмотка, намотанная проводом с высоким удельным электрическим сопротивлением, 7 - первичная обмотка, 8 - часть дополнительной обмотки, 9 - отвод, 10 - накопительный конденсатор, 11 - конденсатор источника, 12 - дроссель, 13 - крышка генератора, 14 - температурный компенсатор, 15 - высоковольтный герметичный проходной изолятор.In FIG. 1 shows the proposed generator of a pulse stream of ionizing radiation, where 1 is a metal case, 2 is a neutron tube, 3 is a ferrite core, 4 is a metal bottom, 5 is a secondary multi-row winding, 6 is an additional winding wound with a wire with high electrical resistivity, 7 - primary winding, 8 - part of the additional winding, 9 - tap, 10 - storage capacitor, 11 - source capacitor, 12 - inductor, 13 - generator cover, 14 - temperature compensator, 15 - high-voltage sealed bushing.

На фиг. 2 представлена электрическая схема генератора, где 2 - нейтронная трубка, 3 - ферритовый сердечник, 5 - вторичная многорядная обмотка, 6 - дополнительная обмотка, 7 - первичная обмотка, 8 - часть дополнительной обмотки, 9 - отвод, 10 - накопительный конденсатор, 11 - конденсатор источника, 12 - дроссель.In FIG. 2 shows the electric circuit of the generator, where 2 is a neutron tube, 3 is a ferrite core, 5 is a secondary multi-row winding, 6 is an additional winding, 7 is a primary winding, 8 is a part of an additional winding, 9 is a tap, 10 is a storage capacitor, 11 is source capacitor, 12 - inductor.

Генератор выполнен в металлическом корпусе 1, залитом жидким диэлектриком, внутри которого размещена нейтронная трубка 2, высоковольтный импульсный трансформатор, содержащий цилиндрический полый ферритовый сердечник 3, закрытый металлическим дном 4. На сердечнике расположена вторичная многорядная обмотка 5. Одновременно с намоткой вторичной обмотки, параллельно с ней на некотором расстоянии, наматывается дополнительная обмотка 6 проводом с высоким удельным сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью. Величина сопротивления дополнительной обмотки составляет 25-30 кОм.The generator is made in a metal case 1, filled with a liquid dielectric, inside which a neutron tube 2 is placed, a high-voltage pulse transformer containing a cylindrical hollow ferrite core 3, closed by a metal bottom 4. A secondary multi-row winding is located on the core 5. Simultaneously with the winding of the secondary winding, in parallel with at a certain distance, an additional winding 6 is wound with a wire with high resistivity and high magnetic permeability. The resistance value of the additional winding is 25-30 kOhm.

Начало вторичной многорядной 5, дополнительной 6 и первичной 7 обмоток соединены с металлическим корпусом 1 генератора и катодом К нейтронной трубки. Концы вторичной многорядной 5 и дополнительной 6 обмоток соединены с металлическим дном 4 и мишенным электродом М нейтронной трубки 2. Приблизительно от одной десятой части витков дополнительной обмотки 8 выполнен отвод 9, соединенный с поджигом П нейтронной трубки. Для обеспечения срабатывания ионного источника нейтронной трубки необходим импульс напряжения амплитудой 10-12 кВ. С учетом того, что на вторичной многорядной обмотке 5 трансформатора формируется импульс напряжения амплитудой 100-120 кВ, одновременно с ним на части 8 дополнительной обмотки 6 формируется импульс напряжения амплитудой 10-12 кВ, который прикладывается к поджигающему промежутку ионного источника нейтронной трубки К-П и вызывает срабатывание ионного источника нейтронной трубки. Для ограничения тока источника питания U_зар., возникающего при срабатывании (замыкании промежутка А-К), служит зарядный дроссель 12.The beginning of the secondary multi-row 5, additional 6 and primary 7 windings are connected to the metal housing 1 of the generator and the cathode K of the neutron tube. The ends of the secondary multi-row 5 and additional 6 windings are connected to the metal bottom 4 and the target electrode M of the neutron tube 2. Approximately one tenth of the turns of the additional winding 8 has a tap 9 connected to the ignition P of the neutron tube. To ensure the operation of the ion source of the neutron tube, a voltage pulse with an amplitude of 10-12 kV is required. Taking into account the fact that a voltage pulse with an amplitude of 100-120 kV is formed on the secondary multi-row winding 5 of the transformer, at the same time a voltage pulse with an amplitude of 10-12 kV is generated on part 8 of the additional winding 6, which is applied to the ignition gap of the K-P neutron tube ion source and triggers the ion source of the neutron tube. To limit the current of the power supply U _zar. that occurs when triggered (closing the gap AK), serves as a charging choke 12.

Для обеспечения электрической прочности генератор залит жидким диэлектриком. В качестве жидкого диэлектрика в генераторе использовано трансформаторное масло ТКП.To ensure electrical strength, the generator is filled with a liquid dielectric. TKP transformer oil is used as a liquid dielectric in the generator.

На крышке генератора 13 установлен температурный компенсатор 14 и высоковольтный герметичный проходной изолятор 15.On the cover of the generator 13, a temperature compensator 14 and a high-voltage sealed bushing 15 are installed.

Такое решение освобождает от необходимости выполнения импульсного трансформатора поджига ионного источника нейтронной трубки и линии задержки как самостоятельного конструктивного элемента в отдельном технологическом процессе. Это позволяет уменьшить габаритные размеры и массу импульсного нейтронного генератора.This solution eliminates the need for a pulse transformer to ignite the ion source of the neutron tube and the delay line as an independent structural element in a separate technological process. This allows to reduce the overall dimensions and mass of the pulsed neutron generator.

Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.

При подаче импульса запуска на управляющий электрод коммутатора Ком. (на фиг. 1 не показан) происходит разряд накопительного конденсатора 10 на первичную обмотку 7 высоковольтного трансформатора. При этом на вторичной многорядной обмотке 5 формируется импульс напряжения амплитудой 100-120 кВ, который передается через металлическое дно 4 на мишенный электрод М нейтронной трубки 2. Одновременно на части дополнительной обмотки 8 с отводом 9 формируется импульс напряжения амплитудой 10-12 кВ, который подается на поджигающий промежуток ионного источника нейтронной трубки П-К, приводит его к срабатыванию и производству ионов дейтерия, которые ускоряются в направлении мишени М. При бомбардировке мишени нейтронной трубки 2 ионами дейтерия в результате ядерной реакции T(d, n) He⁴ образуются нейтроны.When a start pulse is applied to the control electrode of the comm. (not shown in FIG. 1), the storage capacitor 10 is discharged to the primary winding 7 of the high voltage transformer. In this case, a voltage pulse with an amplitude of 100-120 kV is generated on the secondary multi-row winding 5, which is transmitted through the metal bottom 4 to the target electrode M of the neutron tube 2. Simultaneously, a voltage pulse with an amplitude of 10-12 kV is generated on the part of the additional winding 8 with tap 9, which is supplied to the igniting gap of the ion source of the neutron tube P-K, it triggers and produces deuterium ions that accelerate in the direction of target M. When a neutron tube is bombarded with 2 deuterium ions ultate nuclear reaction T (d, n) He ⁴ neutrons are produced.

Таким образом, создание импульсного нейтронного генератора в соответствии с предложенным техническим решением позволило уменьшить его габариты и массу приблизительно на 20% за счет использования части дополнительной обмотки высоковольтного трансформатора в качестве импульсного трансформатора поджига ионного источника нейтронной трубки и линии задержки. Дополнительно данное решение позволяет повысить надежность нейтронного генератора за счет уменьшения количества элементов в электрической схеме.Thus, the creation of a pulsed neutron generator in accordance with the proposed technical solution made it possible to reduce its dimensions and weight by approximately 20% by using a part of the additional winding of a high-voltage transformer as a pulse transformer for igniting an ion source of a neutron tube and a delay line. Additionally, this solution improves the reliability of the neutron generator by reducing the number of elements in the electrical circuit.

Claims

A pulsed neutron generator containing coaxially placed in a sealed enclosure filled with a liquid dielectric, a neutron tube, power elements of an ion source of a neutron tube, a storage capacitor and a high voltage transformer with a secondary winding and in parallel with it an additional winding with high resistance, wound on a frame in the form of a hollow a ferrite cylinder with a metal bottom, and connected at one end to the metal bottom and to the target electrode of the neutron tube, and others from the beginning m of the secondary winding and the generator housing, characterized in that part of the additional winding of the high voltage transformer is connected in parallel with the ignition gap of the ion source of the neutron tube.