RU209634U1

RU209634U1 - Neutron radiation unit

Info

Publication number: RU209634U1
Application number: RU2021134282U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Игоревич Юрков; Игорь Александрович Холомов; Глеб Владимирович Павлихин; Варвара Евгеньевна Мельникова
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Полезная модель относится к источнику нейтронного излучения. Блок излучения нейтронов содержит элементы, расположенные в герметичном металлическом корпусе с крышкой, залитом диэлектрической жидкостью: нейтронную трубку, источник высокого ускоряющего напряжения, систему питания источника ионов нейтронной трубки, а также расположенные на крышке термокомпенсатор и проходной изолятор, соединенный электрически с системой питания источника ионов. Корпус, источник напряжения, нейтронная трубка, а также крышка, мишень, источник ионов и термокомпенсатор выполнены в виде тел вращения с осями, параллельными оси корпуса. На внутренней поверхности крышки с термокомпенсатором расположено средство приведения жидкости в движение, на внешней поверхности мишени нейтронной трубки соосно с ней установлен теплосъемник, выполненный в виде тела вращения; в теплосъемнике выполнена замкнутая оребренная теплообменная полость с входным патрубком и выходными каналами, общая площадь поперечного сечения выходных каналов равна площади сечения входного патрубка, входной патрубок соединен диэлектрической трубкой со средством приведения жидкости в движение. Техническим результатом является увеличение ресурса блока излучения нейтронов импульсного генератора и увеличение времени работы блока излучения нейтронов импульсного генератора в непрерывном режиме. 1 ил.The utility model relates to a source of neutron radiation. The neutron radiation unit contains elements located in a sealed metal case with a lid filled with a dielectric liquid: a neutron tube, a high accelerating voltage source, a neutron tube ion source power supply system, as well as a thermal compensator located on the lid and a bushing insulator connected electrically to the ion source power supply system . The housing, voltage source, neutron tube, as well as the cover, target, ion source and thermal compensator are made in the form of bodies of revolution with axes parallel to the housing axis. On the inner surface of the cover with a temperature compensator there is a means for setting the liquid in motion, on the outer surface of the target of the neutron tube, a heat sink is installed coaxially with it, made in the form of a body of revolution; the heat sink has a closed finned heat-exchange cavity with an inlet pipe and outlet channels, the total cross-sectional area of the outlet channels is equal to the cross-sectional area of the inlet pipe, the inlet pipe is connected by a dielectric tube to a means for driving the liquid. The technical result is to increase the resource of the neutron radiation unit of the pulse generator and increase the operating time of the neutron radiation unit of the pulse generator in continuous mode. 1 ill.

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 sources of neutron radiation, and is intended for use in the development of neutron and x-ray generators.

Известен аналог - генератор нейтронов (Геофизическая аппаратура. Недра, вып.43, 1970 г., с.132-146), 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 - первичными обмотками высоковольтного импульсного трансформатора).An analogue is known - a neutron generator (Geophysical equipment. Nedra, issue 43, 1970, p. 132-146), containing a neutron tube and a high-voltage supply voltage source, made on a storage capacitor connected between a high-voltage power source and the primary winding of a high-voltage pulse transformer (in the case of bipolar power - primary windings of a high-voltage pulse transformer).

Недостатком аналога является малый ресурс работы и большие габариты (длина).The disadvantage of analogue is a small resource and large dimensions (length).

Известен аналог - генератор нейтронов, содержащий нейтронную трубку, схему питания нейтронной трубки, источник ускоряющего напряжения, размещенные в герметичном корпусе с крышкой и термокомпенсатором, залитый жидким диэлектриком. На мишени нейтронной трубки размещена замкнутая полость с входным и обратным штуцером, соединенным с устройством водяного охлаждения мишени (Сборник докладов Международной научно-технической конференции "Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе". М.: ВНИИА, 2013. С. 56-59).An analogue is known - a neutron generator containing a neutron tube, a neutron tube power circuit, an accelerating voltage source, placed in a sealed housing with a lid and a temperature compensator, filled with a liquid dielectric. A closed cavity with an inlet and return fitting connected to a target water cooling device is placed on the target of the neutron tube (Collection of reports of the International Scientific and Technical Conference "Portable neutron generators and technologies based on them". M.: VNIIA, 2013. P. 56-59 ).

В аналоге на мишени предусмотрена замкнутая полость с входным и обратным штуцером, охлаждаемая водой отдельным устройством с обратным замкнутым водяным блоком. Источник ионов нейтронной трубки находится внутри герметичного корпуса, залитого жидким диэлектриком, и охлаждается только через теплопередачу от нагретых частей к корпусу.In analogue, the target has a closed cavity with an inlet and a return fitting, cooled by water by a separate device with a reverse closed water block. The ion source of the neutron tube is located inside a sealed housing filled with a liquid dielectric and is cooled only through heat transfer from the heated parts to the housing.

Недостатком аналога являются большие габариты охлаждающего водяного устройства, по размерам сопоставимого с самим генератором, и неэффективное охлаждение источника нейтронной трубки.The disadvantage of the analogue is the large dimensions of the cooling water device, comparable in size to the generator itself, and inefficient cooling of the neutron tube source.

Известен блок излучения нейтронов импульсного генератора, содержащий проводящий заземленный корпус с крышкой и термокомпенсатором, заполненный трансформаторным маслом, с расположенной в нем запаянной нейтронной трубкой и источником ускоряющего напряжения, включенным между мишенью и заземленным корпусом (Сборник докладов Международной научно-технической конференции "Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе". М.: ВНИИА, 2004. С. 78).Known neutron radiation unit of a pulse generator, containing a conductive grounded case with a lid and a thermal compensator, filled with transformer oil, with a sealed neutron tube located in it and an accelerating voltage source connected between the target and the grounded case (Collection of reports of the International scientific and technical conference "Portable neutron generators and Technologies Based on Them". Moscow: VNIIA, 2004. P. 78).

Блок излучения нейтронов содержит нейтронную трубку с источником ионов и мишенью, систему питания источника ионов, источник постоянного ускоряющего напряжения с высоковольтным трансформатором на входе, размещенные в металлическом корпусе с крышкой, проходным изолятором и термокомпенсатором, залитым диэлектрической жидкостью. Мишень нейтронной трубки изолирована от корпуса генератора на полное ускоряющее напряжение, так как блок излучения нейтронов выполнен по схеме включения нейтронной трубки с заземленным анодом. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.The neutron radiation unit contains a neutron tube with an ion source and a target, an ion source power supply system, a constant accelerating voltage source with a high-voltage transformer at the input, placed in a metal case with a lid, a bushing insulator and a thermal compensator filled with a dielectric liquid. The target of the neutron tube is isolated from the generator housing to the full accelerating voltage, since the neutron emission unit is made according to the circuit for switching on a neutron tube with a grounded anode. This technical solution is accepted as a prototype.

Поскольку для работы нейтронной трубки требуется высоковольтное питающее напряжение, то при малом диаметре блока излучения нейтронов с плотной компоновкой элементов схемы основное внимание уделяют обеспечению электрической прочности генератора и обеспечению отвода тепла от тепловыделяющих источников энергии. При этом теплоотдача от источников энергии на внешнюю поверхность корпуса генератора происходит только через теплопроводность материалов, окружающих источники. Нейтронная трубка является основным источником тепла, при этом около 75% электрической мощности, потребляемой генератором, выделяется в виде 50% тепла на мишени и 25% на источнике.Since the operation of a neutron tube requires a high-voltage supply voltage, with a small diameter neutron radiation unit with a dense arrangement of circuit elements, the main attention is paid to ensuring the electrical strength of the generator and ensuring heat removal from heat-generating energy sources. In this case, heat transfer from energy sources to the outer surface of the generator housing occurs only through the thermal conductivity of the materials surrounding the sources. The neutron tube is the main source of heat, with about 75% of the electrical power consumed by the generator being released as 50% heat at the target and 25% at the source.

Теплопередача от источников энергии на внешнюю поверхность корпуса генератора-прототипа осуществляется только через теплопроводность материалов, окружающих источники. Так как применяемые электроизоляционные материалы имеют низкую теплопроводность, то температура тепловыделяющих элементов внутри объема генератора может на 50°С превышать температуру окружающей среды, что приводит к снижению электропрочности и сокращению срока службы (ресурса) нейтронного генератора. Конструкция прототипа не позволяет увеличивать поток нейтронов, так как для этой цели необходимо увеличивать мощность источника ионов и мишени нейтронной трубки. При эксплуатации прототипа генератора нейтронов температура источника ионов и мишени нейтронной трубки быстро приближается к критическим значениям, что требует периодического выключения генератора с целью снижения температуры энерговыделяющих элементов.Heat transfer from energy sources to the outer surface of the housing of the prototype generator is carried out only through the thermal conductivity of the materials surrounding the sources. Since the electrical insulating materials used have low thermal conductivity, the temperature of the fuel elements inside the generator volume can exceed the ambient temperature by 50°C, which leads to a decrease in electrical strength and a reduction in the service life (resource) of the neutron generator. The design of the prototype does not allow increasing the neutron flux, since for this purpose it is necessary to increase the power of the ion source and the target of the neutron tube. During operation of the prototype neutron generator, the temperature of the ion source and the target of the neutron tube quickly approaches critical values, which requires periodic shutdown of the generator in order to reduce the temperature of the energy-releasing elements.

Недостатком прототипа является малый ресурс блока излучения нейтронов импульсного генератора и малое время работы блока излучения нейтронов импульсного генератора в непрерывном режиме из-за перегрева элементов нейтронной трубки.The disadvantage of the prototype is the small resource of the neutron radiation unit of the pulse generator and the short operating time of the neutron emission unit of the pulse generator in continuous mode due to overheating of the neutron tube elements.

Техническим результатом является увеличение ресурса блока излучения нейтронов импульсного генератора и увеличение времени работы блока излучения нейтронов импульсного генератора в непрерывном режиме.The technical result is to increase the resource of the neutron radiation unit of the pulse generator and increase the operating time of the neutron radiation unit of the pulse generator in continuous mode.

Технический результат достигается тем, что блок излучения нейтронов содержит расположенные в герметичном металлическом корпусе с крышкой, залитом диэлектрической жидкостью: нейтронную трубку с источником ионов и мишенью, источник высокого ускоряющего напряжения с высоковольтным трансформатором на входе, систему питания источника ионов нейтронной трубки, расположенные на крышке термокомпенсатор и проходной изолятор, соединенный электрически с системой питания источника ионов; при этом блок излучения нейтронов выполнен по схеме включения нейтронной трубки с заземленным анодом, источник высокого ускоряющего напряжения расположен коаксиально с нейтронной трубкой, система питания источника ионов соединена электрически с источником ионов; последовательно расположенные герметичный металлический корпус, источник высокого ускоряющего напряжения, нейтронная трубка, а также крышка, мишень, источник ионов, термокомпенсатор выполнены в виде тел вращения и их оси параллельны оси герметичного металлического корпуса, на внутренней поверхности крышки с термокомпенсатором расположено средство приведения жидкости в движение, на внешней поверхности мишени нейтронной трубки соосно с ней установлен теплосъемник, выполненный в виде тела вращения, в теплосъемнике выполнена замкнутая оребренная теплообменная полость с входным патрубком и выходными каналами, общая площадь поперечного сечения выходных каналов равна площади сечения входного патрубка, входной патрубок соединен диэлектрической трубкой со средством приведения жидкости в движение.The technical result is achieved by the fact that the neutron radiation unit contains located in a sealed metal case with a lid filled with a dielectric liquid: a neutron tube with an ion source and a target, a high accelerating voltage source with a high-voltage transformer at the input, a power supply system for the neutron tube ion source, located on the lid a thermal compensator and a bushing connected electrically to the power supply system of the ion source; at the same time, the neutron emission unit is made according to the scheme of switching on a neutron tube with a grounded anode, the source of high accelerating voltage is located coaxially with the neutron tube, the power supply system of the ion source is electrically connected to the ion source; hermetically sealed metal case, high accelerating voltage source, neutron tube, as well as cover, target, ion source, thermal compensator are arranged in series in the form of bodies of revolution and their axes are parallel to the axis of the hermetic metal case; , on the outer surface of the target of the neutron tube, a heat sink is installed coaxially with it, made in the form of a body of revolution, in the heat sink there is a closed ribbed heat exchange cavity with an inlet pipe and outlet channels, the total cross-sectional area of the outlet channels is equal to the cross-sectional area of the inlet pipe, the inlet pipe is connected by a dielectric tube with a means of setting the fluid in motion.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где:The essence of the utility model is illustrated by the drawing, where:

1 - герметичный металлический корпус блока излучения;1 - sealed metal housing of the radiation unit;

2 - нейтронная трубка;2 - neutron tube;

3 - источник высокого ускоряющего напряжения (умножитель) нейтронной трубки;3 - source of high accelerating voltage (multiplier) of the neutron tube;

4 - высоковольтный трансформатор;4 - high-voltage transformer;

5 - система питания источника ионов;5 - power supply system of the ion source;

6 - проходной изолятор;6 - bushing insulator;

7 - мишень нейтронной трубки;7 - neutron tube target;

8 - источник ионов (анод) нейтронной трубки;8 - ion source (anode) of the neutron tube;

9 - теплосъемник с замкнутой оребренной теплообменной полостью с входным патрубком 10 и выходными каналами 11;9 - heat sink with a closed ribbed heat exchange cavity with an inlet pipe 10 and outlet channels 11;

10 - входной патрубок;10 - inlet pipe;

11 - выходные каналы;11 - output channels;

12 - крышка;12 - cover;

13 - диэлектрическая трубка;13 - dielectric tube;

14 - средство приведения жидкости в движение;14 - a means of bringing the liquid into motion;

15 - диэлектрическая жидкость;15 - dielectric liquid;

16 - термокомпенсатор.16 - temperature compensator.

Блок излучения нейтронов импульсного генератора выполнен по схеме включения нейтронной трубки с заземленным анодом. Блок излучения нейтронов включает расположенные в герметичном металлическом корпусе 1 с крышкой 12, залитом диэлектрической жидкостью 15: нейтронную трубку 2 с источником ионов 8 и мишенью 7, источник 3 высокого ускоряющего напряжения нейтронной трубки 2 (умножитель) с высоковольтным трансформатором 4 на входе, систему 5 питания источника ионов нейтронной трубки 2, соединенную электрически с источником ионов 8 и проходным изолятором 6, расположенные на крышке 12 корпуса 1 проходной изолятор 6 и термокомпенсатор 16. Проходной изолятор 6 электрически соединен с системой 5 питания источника 8 ионов. Источник 3 высокого напряжения расположен коаксиально с нейтронной трубкой 2. Электрические связи на чертеже не отображены для простоты восприятия. Последовательно расположенные корпус 1, источник 3 высокого ускоряющего напряжения, нейтронная трубка 2 выполнены в виде тел вращения и их оси параллельны оси герметичного металлического корпуса 1 блока излучения. Крышка 12, мишень 7, источник 8 ионов, термокомпенсатор 16 также выполнены в виде тел вращения и их оси параллельны оси герметичного металлического корпуса 1 блока излучения. Мишень 7 нейтронной трубки 2 направлена в сторону торца герметичного металлического корпуса 1. Элементы 2-5, 7-11 и 13-14 расположены в герметичном металлическом корпусе 1 с крышкой 12, залитом диэлектрической жидкостью 15.The neutron radiation unit of the pulse generator is made according to the scheme of switching on a neutron tube with a grounded anode. The neutron emission unit includes located in a sealed metal case 1 with a cover 12 filled with a dielectric liquid 15: a neutron tube 2 with an ion source 8 and a target 7, a source 3 of a high accelerating voltage of a neutron tube 2 (multiplier) with a high-voltage transformer 4 at the input, a system 5 power supply of the ion source of the neutron tube 2, electrically connected to the ion source 8 and the bushing insulator 6, located on the cover 12 of the housing 1 bushing insulator 6 and temperature compensator 16. The bushing insulator 6 is electrically connected to the power supply system 5 of the ion source 8. The high voltage source 3 is located coaxially with the neutron tube 2. Electrical connections are not shown in the drawing for ease of understanding. Casing 1, source 3 of high accelerating voltage, neutron tube 2 arranged in series are made in the form of bodies of revolution and their axes are parallel to the axis of sealed metal casing 1 of the radiation unit. Cover 12, target 7, ion source 8, temperature compensator 16 are also made in the form of bodies of revolution and their axes are parallel to the axis of the sealed metal housing 1 of the radiation unit. The target 7 of the neutron tube 2 is directed towards the end of the sealed metal case 1. Elements 2-5, 7-11 and 13-14 are located in the sealed metal case 1 with a cover 12 filled with a dielectric liquid 15.

На внешней поверхности мишени 7 нейтронной трубки 2 (между мишенью 7 и торцом корпуса 1) установлен теплосъемник 9 с входным патрубком 10 и выходными каналами 11 соосно с мишенью 7. Теплосъемник 9 выполнен в виде тела вращения. Внутри теплосъемника 9 выполнена замкнутая оребренная теплообменная полость с входным патрубком 10 и выходными каналами 11. Входной патрубок 10 соединен диэлектрической трубкой 13 со средством 14 приведения жидкости в движение. Выходные каналы 11 оребренной теплообменной полости расположены таким образом, что выходящая их них нагретая диэлектрическая жидкость 15 свободно перемещается вдоль боковой стенки нейтронной трубки 2.On the outer surface of the target 7 of the neutron tube 2 (between the target 7 and the end of the housing 1) there is a heat sink 9 with an inlet pipe 10 and outlet channels 11 coaxially with the target 7. The heat sink 9 is made in the form of a body of revolution. Inside the heat sink 9, a closed ribbed heat exchange cavity is made with an inlet pipe 10 and outlet channels 11. The inlet pipe 10 is connected by a dielectric tube 13 to a means 14 for driving the liquid. The outlet channels 11 of the ribbed heat-exchange cavity are located in such a way that the heated dielectric liquid 15 emerging from them freely moves along the side wall of the neutron tube 2.

Для организации эффективного теплообмена в блоке создан контур принудительной циркуляции диэлектрической жидкости 15 от мишени 7 к источнику ионов 8 нейтронной трубки 2 и к поверхности термокомпенсатора 16, расположенного на крышке 12 блока излучения нейтронов.To organize efficient heat transfer in the block, a circuit of forced circulation of the dielectric liquid 15 was created from the target 7 to the ion source 8 of the neutron tube 2 and to the surface of the thermal compensator 16 located on the cover 12 of the neutron radiation block.

Средство 14 приведения жидкости в движение размещено на внутренней поверхности крышки 12 с термокомпенсатором 16; термокомпенсатор 16 установлен на крышке 12 так, что его боковая поверхность свободно омывается диэлектрической жидкостью 15. The means 14 of bringing the liquid into motion is placed on the inner surface of the lid 12 with a thermal compensator 16; temperature compensator 16 is mounted on cover 12 so that its side surface is freely washed by dielectric liquid 15.

Термокомпенсатор 16, выполненный, например, в виде металлического сильфона, служит для компенсации изменения объема диэлектрической жидкости 15 при изменении температуры и, так как он имеет развитую поверхность, выполняет функцию отвода тепла от диэлектрической жидкости 15. Средство 14 приведения жидкости в движение может быть выполнено, например, в виде микрокомпрессора или помпы.The temperature compensator 16, made, for example, in the form of a metal bellows, serves to compensate for changes in the volume of the dielectric fluid 15 with temperature changes and, since it has a developed surface, performs the function of removing heat from the dielectric fluid 15. The means 14 for setting the fluid in motion can be made , for example, in the form of a microcompressor or pump.

Теплосъемник 9 располагается на внешней поверхности мишени 7, соосно с ней. Общая площадь поперечного сечения выходных каналов 11 равна площади сечения входного патрубка 10 для обеспечения равномерности течения диэлектрической жидкости 15 через теплосъемник 9. На чертеже изображено три выходных канала 11. Полость теплосъемника 9 может быть оребрена различными способами, для достижения наилучшего технического результата оребрение в полости теплосъемника 9 нанесено на нижнюю поверхность полости, таким образом обеспечивается турбулентный поток жидкости 15 перед поверхностью мишени 7 и, как следствие, эффективный теплосъем с мишени 7. Геометрическая форма замкнутой оребренной теплообменной полости в теплосъемнике 9, материал диэлектрической трубки 13, расположение выходных каналов 11 теплосъемника 9, высота расположения трансформатора 4 и системы 5 питания источника ионов не влияют на технический результат.The heat sink 9 is located on the outer surface of the target 7, coaxially with it. The total cross-sectional area of the outlet channels 11 is equal to the cross-sectional area of the inlet pipe 10 to ensure uniform flow of the dielectric fluid 15 through the heat sink 9. The drawing shows three outlet channels 11. The cavity of the heat sink 9 can be finned in various ways, to achieve the best technical result, fins in the cavity of the heat sink 9 is applied to the lower surface of the cavity, thus providing a turbulent fluid flow 15 in front of the target surface 7 and, as a result, effective heat removal from the target 7. The geometric shape of the closed ribbed heat exchange cavity in the heat sink 9, the material of the dielectric tube 13, the location of the outlet channels 11 of the heat sink 9 , the height of the transformer 4 and the power supply system 5 of the ion source do not affect the technical result.

Блок излучения нейтронов импульсного генератора работает следующим образом. Питание блока излучения нейтронов осуществляется через проходной изолятор 6. Источником 3 высокого напряжения нейтронной трубки 2 с высоковольтным трансформатором 4 формируется ускоряющее напряжение, которое подается на мишень 7. Рабочий газ дейтерий или тритий, находящийся в источнике ионов 8, выделяется в результате термодесорбции при прохождении электрического тока от системы 5 питания источника ионов через натекатель. Ионы в источнике 8 образуются в результате газового разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях. Ионы рабочего газа ускоряются и бомбардируют мишень 7, при этом образуются быстрые нейтроны и на мишени 7 выделяется тепло. При работе блока излучения нейтронов диэлектрическая жидкость 15, заполняющая внутреннюю полость корпуса 1 блока излучения нейтронов, нагревается от мишени 7 нейтронной трубки 2, вытесняется из замкнутой оребренной теплообменной полости теплосъемника 9, расположенного на мишени 7, средством 14 приведения диэлектрической жидкости 15 в движение. Из выходных каналов 11 замкнутой оребренной теплообменной полости теплосъемника 9 диэлектрическая жидкость 15 под действием термогравитации перемещается наверх вдоль боковой стенки нейтронной трубки 2 к выделяющему тепло источнику ионов 8, к поверхности термокомпенсатора 16 и корпусу 1. В процессе термогравитационной конвекции и при взаимодействии с металлическим корпусом 1 и с поверхностью термокомпенсатора 16 диэлектрическая жидкость 15 охлаждается. Затем охлажденная диэлектрическая жидкость 15 поступает к средству 14 приведения жидкости в движение (микрокомпрессору), которое через выходное отверстие и диэлектрическую трубку 13 подает диэлектрическую жидкость 15 к входному патрубку 10 замкнутой оребренной теплообменной полости теплосъемника 9. Таким образом, в блоке организован эффективный теплоотвод от мишени 7 и источника ионов 8 нейтронной трубки 2 диэлектрической жидкостью 15 к поверхности термокомпенсатора 16, установленного на крышке 12, где диэлектрическая жидкость 15 охлаждается и вновь направляется по диэлектрической трубке 13 к мишени 7 нейтронной трубки 2.The neutron radiation unit of the pulse generator operates as follows. The neutron radiation unit is powered through the bushing insulator 6. The high voltage source 3 of the neutron tube 2 with a high-voltage transformer 4 generates an accelerating voltage that is applied to the target 7. The working gas deuterium or tritium, located in the ion source 8, is released as a result of thermal desorption during the passage of an electric current from the power supply system 5 of the ion source through the leak. The ions in source 8 are formed as a result of a gas discharge in crossed electric and magnetic fields. Ions of the working gas are accelerated and bombard the target 7, while fast neutrons are formed and heat is released on the target 7. During the operation of the neutron radiation unit, the dielectric liquid 15, which fills the internal cavity of the housing 1 of the neutron emission unit, is heated from the target 7 of the neutron tube 2, is displaced from the closed ribbed heat exchange cavity of the heat sink 9 located on the target 7, by means 14 of setting the dielectric liquid 15 in motion. From the outlet channels 11 of the closed ribbed heat-exchange cavity of the heat sink 9, the dielectric liquid 15 moves upward under the action of thermogravitation along the side wall of the neutron tube 2 to the heat-releasing ion source 8, to the surface of the temperature compensator 16, and to the housing 1. In the process of thermogravitational convection and in interaction with the metal housing 1 and with the surface of the temperature compensator 16, the dielectric liquid 15 is cooled. Then the cooled dielectric liquid 15 enters the means 14 for setting the liquid in motion (microcompressor), which, through the outlet and the dielectric tube 13, supplies the dielectric liquid 15 to the inlet pipe 10 of the closed finned heat exchange cavity of the heat sink 9. Thus, an effective heat removal from the target is organized in the block 7 and ion source 8 of neutron tube 2 with dielectric liquid 15 to the surface of thermal compensator 16 installed on cover 12, where dielectric liquid 15 is cooled and again directed through dielectric tube 13 to target 7 of neutron tube 2.

Использование для охлаждения элементов схемы генератора направленной циркуляции диэлектрической жидкости 15 внутри герметичного корпуса 1 в замкнутом контуре от мишени 7 к теплообменной полости теплосъемника 9 внутри корпуса 1 позволило, по сравнению с известными техническими решениями, осуществить теплосъем с элементов схемы простыми средствами, без подключения дополнительного отдельного охлаждающего устройства с внешним замкнутым водяным контуром.The use of dielectric liquid 15 inside the sealed housing 1 in a closed circuit from the target 7 to the heat exchange cavity of the heat sink 9 inside the housing 1 to cool the elements of the generator circuit of the directed circulation of the dielectric liquid 15 made it possible, in comparison with known technical solutions, to carry out heat removal from the circuit elements by simple means, without connecting an additional separate cooling device with an external closed water circuit.

Температура применяемых материалов не приближается к критической, следовательно, увеличивается ресурс генератора нейтронов, а также исключается необходимость останавливать работу генератора во время эксплуатации для охлаждения нагревающихся элементов. Выполнение блока излучения нейтронов импульсного генератора в соответствии с предложенным техническим решением позволило, по сравнению с прототипом, снизить перегрев электродов нейтронной трубки 2, являющихся основным источником тепла, увеличить срок службы генератора и время его непрерывной эксплуатации при сохранении габаритных размеров и веса нейтронного генератора.The temperature of the materials used does not approach the critical one, therefore, the resource of the neutron generator increases, and it is also eliminated the need to stop the generator during operation to cool the heating elements. The implementation of the neutron radiation unit of the pulse generator in accordance with the proposed technical solution made it possible, in comparison with the prototype, to reduce the overheating of the electrodes of the neutron tube 2, which are the main source of heat, to increase the service life of the generator and the time of its continuous operation while maintaining the overall dimensions and weight of the neutron generator.

Таким образом, достигается заявленный технический результат, а именно увеличение ресурса блока излучения нейтронов импульсного генератора и увеличение времени работы блока излучения нейтронов импульсного генератора в непрерывном режиме.Thus, the claimed technical result is achieved, namely, an increase in the resource of the neutron radiation unit of the pulse generator and an increase in the operating time of the neutron emission unit of the pulse generator in continuous mode.

Claims

Neutron radiation unit containing located in a sealed metal case with a cover filled with a dielectric liquid: a neutron tube with an ion source and a target, a source of high accelerating voltage with a high-voltage transformer at the input, a power supply system for the neutron tube ion source, a thermal compensator and a bushing insulator located on the cover, electrically connected to the power supply system of the ion source; at the same time, the neutron emission unit is made according to the scheme of switching on a neutron tube with a grounded anode, the source of high accelerating voltage is located coaxially with the neutron tube, the power supply system of the ion source is electrically connected to the ion source; a sealed metal case, a source of high accelerating voltage, a neutron tube, as well as a cover, a target, an ion source, a temperature compensator, arranged in series are made in the form of bodies of revolution and their axes are parallel to the axis of the sealed metal case, characterized in that a means is located on the inner surface of the cover with a temperature compensator to set the liquid in motion, on the outer surface of the target of the neutron tube, a heat sink is installed coaxially with it, made in the form of a body of revolution, in the heat sink there is a closed finned heat exchange cavity with an inlet pipe and outlet channels, the total cross-sectional area of the outlet channels is equal to the cross-sectional area of the inlet pipe, the inlet the branch pipe is connected by a dielectric tube with a means for setting the liquid in motion.