RU209936U1 - Импульсный нейтронный генератор - Google Patents

Импульсный нейтронный генератор Download PDF

Info

Publication number
RU209936U1
RU209936U1 RU2021134255U RU2021134255U RU209936U1 RU 209936 U1 RU209936 U1 RU 209936U1 RU 2021134255 U RU2021134255 U RU 2021134255U RU 2021134255 U RU2021134255 U RU 2021134255U RU 209936 U1 RU209936 U1 RU 209936U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tube
neutron
electrode
neutron tube
target
Prior art date
Application number
RU2021134255U
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Петрович Боголюбов
Юрий Павлович Кузнецов
Алексей Юрьевич Пресняков
Дмитрий Игоревич Юрков
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа")
Priority to RU2021134255U priority Critical patent/RU209936U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU209936U1 publication Critical patent/RU209936U1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G4/00Radioactive sources
    • G21G4/02Neutron sources

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к импульсному нейтронному генератору. Устройство содержит герметичный металлический корпус, залитый диэлектриком, следующие конструктивные элементы: вакуумную нейтронную трубку с трехэлектродным источником ионов, схему его питания и формирования импульса ускоряющего напряжения, включающую накопительный конденсатор, высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой, выполненной на магнитопроводе, выход которой соединен с чашеобразным экраном и расположенной в нем вакуумной нейтронной трубкой; в зазор между корпусом и сеточным электродом нейтронной трубки вставлена пружина. Причем с наружной стороны мишенного электрода соосно установлен кольцеобразный постоянный магнит из двух разнополюсных полуколец, формирующий поперечное относительно оси трубки магнитное поле. Техническим результатом является уменьшение габаритов и веса при повышении надежности работы импульсного нейтронного генератора. 1 ил.

Description

Полезная модель относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначена для использования при разработке нейтронных генераторов.
Известен скважинный импульсный нейтронный генератор, содержащий размещенные в металлическом корпусе вакуумную нейтронную трубку и электрическую схему ее питания, а также с элементами схемы формирования импульса ускоряющего напряжения, включающей накопительный конденсатор, высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой, выполненной на магнитопроводе, выход которой соединен с чашеобразным экраном и расположенной в нем вакуумной нейтронной трубкой (Патент Российской Федерации № 2368024, МПК G21G 4/02, 20.09.2009).
Недостатком этого генератора являются ограниченный ресурс работы нейтронной трубки из-за отсутствия антидинатронной сетки, т.е. системы подавления вторичной электронной эмиссии, возникающей в результате бомбардировки мишени трубки ионами дейтерия. Следствием этого является быстрый выход из строя ионного источника трубки и малый срок службы нейтронного генератора.
Известен импульсный нейтронный генератор, содержащий в герметичном металлическом корпусе вакуумную нейтронную трубку с трехэлектродным источником ионов с анодом, катодом и поджигом, а также схему его питания и формирования импульса ускоряющего напряжения, включающую высоковольтный трансформатор, накопительный конденсатор, сопротивление смещения, дроссель, в зазор между корпусом и сеточным электродом нейтронной трубки вставлена пружина (Патент Российской Федерации № 2703518, МПК G21G 4/02, 18.10.2019). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
В генераторе используется вакуумная нейтронная трубка, содержащая размещенные в герметичном запаянном стеклянном корпусе мишенный узел, сеточный электрод и управляемый 3 электродный искровой источник, который состоит из кольцевого анода, катода и поджигающего электрода.
В генераторе существует система подавления вторичной электронной эмиссии, обеспечивающая запирающий потенциал отрицательной полярности по отношению к мишени с помощью электропроводящей сетки высокой прозрачности. Этот потенциал создаётся на сетке за счёт протекания тока трубки в ускоряющем промежутке. Та часть тока, которая попадает на сеточный электрод, создаёт на нём так называемое «напряжение смещения» относительно мишени с помощью резистивного сопротивления смещения, которое включается в цепь между мишенью и сеточным электродом. Величина напряжения смещения составляет несколько киловольт и достигается подбором резистора, располагаемого обычно снаружи нейтронной трубки. Кроме сложности подбора оптимальной величины сопротивления, недостатком использования сопротивления смещения является снижение эффективного значения ускоряющего напряжения в межэлектродном промежутке: инжектор ионов мишень. Это связано с тем, что отрицательное напряжение на сеточном электроде по отношению к мишени после прохождения ионами дейтерия сеточного электрода начинает оказывать на нем по отношению к мишени тормозящее воздействие на положительно заряженные ионы. Сопротивление смещения намотано на отдельном изоляционном каркасе проводом с высоким удельным сопротивлением и является самостоятельным конструктивным элементами, для размещения которых требуется место.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы нейтронного генератора, уменьшение габаритов и веса.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение габаритов, веса, повышение надежности работы импульсного нейтронного генератора.
Технический результат достигается тем, что в импульсном нейтронном генераторе, содержащем в герметичном металлическом корпусе, залитом диэлектриком, вакуумную нейтронную трубку с трехэлектродным источником ионов, а также схему его питания и формирования импульса ускоряющего напряжения, включающую накопительный конденсатор, высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой, выполненной на магнитопроводе, выход которой соединен с чашеобразным экраном и расположенной в нем вакуумной нейтронной трубкой, в зазор между корпусом и сеточным электродом нейтронной трубки вставлена пружина, с наружной стороны мишенного электрода соосно расположен кольцеобразный постоянный магнит из двух разнополюсных полуколец формирующий поперечное относительно оси трубки магнитное поле.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где
1 - металлический корпус блока;
2 - нейтронная трубка;
3 - импульсный высоковольтный трансформатор;
4 - накопительный конденсатор;
5 - конденсатор источника;
6 - дроссель;
7 - мишенный электрод нейтронной трубки;
8 - анодный электрод нейтронной трубки;
9 - катодный электрод нейтронной трубки;
10 - поджигающий электрод нейтронной трубки;
11 - сеточный электрод нейтронной трубки;
12 - мишень;
13 - пружина
14 - кольцеобразный постоянный магнит;
15 - чашеобразный экран;
16 - термокомпенсатор;
17 - высоковольтный проходной изолятор.
Импульсный нейтронный генератор выполнен по схеме включения нейтронной трубки с заземленным мишенным узлом. Генератор включает металлический корпус 1, нейтронную трубку 2, высоковольтную часть схемы её питания, обеспечивающую ускоряющее напряжение, с высоковольтным трансформатором 3 на магнитном сердечнике, накопительный конденсатор 4, конденсатор источника ионов 5, дроссель 6. Корпус нейтронной трубки представляет собой вакуумно-герметичную оболочку из двух стеклянных цилиндров, соединенных между собой металлостеклянным спаем с помощью сеточного электрода 11, соединенный с одной стороны с мишенным электродом 7, а с другой стороны - с анодным электродом 8 ионно-оптической системы источника ионов, содержащей соосно расположенные анод, катод и поджиг.
Сеточный электрод 11 имеет экранирующую сетку с высокой прозрачностью, механически и электрически с ним связанную.
С наружной стороны мишенного электрода 7 соосно расположен кольцеобразный постоянный магнит 14 из двух разнополюсных полуколец, формирующий поперечное относительно оси трубки магнитное поле.
В зазор между корпусом 1 и сеточным электродом 11 вставлена пружина 13, обеспечивающая механический, тепловой и электрический контакты с корпусом 1. Для выравнивания электрических полей на анодный электрод ионного источника установлен чашеобразный металлический экран 15, электрически связанный с выходом вторичной обмотки импульсного высоковольтного трансформатора 3.
Для обеспечения электрической прочности и улучшения теплопередачи от внутренних источников энергии во внешнюю среду блок залит жидким диэлектриком, имеющим хорошие диэлектрические свойства. Для компенсации температурного изменения объёма жидкого диэлектрика установлен термокомпенсатор 16.
Внешнее питание и импульсы запуска подают через керамические проходные изоляторы 17.
Генератор работает следующим образом. При срабатывании коммутирующего элемента (на чертеже не показан) накопительный конденсатор 4, заряженный до нескольких кВ, разряжается через первичную обмотку трансформатора 3. На вторичной обмотке формируется импульс напряжения положительной полярности 100-150 кВ длительностью несколько мкс, который подается на катодный электрод 9 нейтронной трубки.
При подаче импульса «поджига» на поджигающий электрод 10 ионного источника нейтронной трубки происходит разряд конденсатора ионного источника 5 через анод 8 и катод 9. В результате десорбции дейтерия и его ионизации под действием дугового разряда образуются ионы дейтерия, которые бомбардируют мишень 12 нейтронной трубки 2. На мишени 12 в результате реакции 1Н2 + 1Н3 → 2Не4 + n образуются нейтроны с энергией 14 МэВ и вторичные электроны.
Ток вторичных электронов является паразитным и приводит к нагреванию электродов ионного источника, снижая ресурс работы нейтронной трубки.
Предлагаемый способ подавления вторичной эмиссии электронов с мишени связан с созданием магнитного поля в области мишени, вектор напряжённости которого направлен перпендикулярно траекториям вторичных электронов и оси нейтронной трубки. Выбиваемые из мишени 12 вторичные электроны попадают в эквипотенциальный объем, образованный сеточным электродом 11 с экранирующей сеткой высокой прозрачности и мишенью 12, возвращаются магнитным полем на мишень, что предотвращает их попадание в ускорительный промежуток. Преимущество этого способа по сравнению с прототипом заключается в том, что при использовании постоянных магнитов нет энергетических затрат на подавление электронов и нет снижения энергии ионов в процессе их ускорения к мишени, как это имеет место в прототипе.
Эффективность предлагаемого технического решения была проверена в результате сравнительных испытаний на одних и тех же вакуумных нейтронных трубках. Эксперимент проверен с измерением выхода нейтронов при подавлении вторичных электронов с помощью постоянного магнита и с помощью антидинатронной сетки и сопротивления смещения. Результаты одинаковые в пределах погрешности измерения.
Благодаря такому техническому решению вследствие отсутствия антидинатронной сетки и сеточного электрода на корпусе нейтронной трубки отпадает необходимость изготовления сопротивления смещения как самостоятельного конструктивного элемента на отдельном каркасе, как в прототипе, функции которого выполняет кольцеобразный постоянный магнит 15, что приводит к упрощению конструкции нейтронной трубки и уменьшению веса генератора. За счёт объёма, образовавшегося вследствие исключения сопротивления смещения на отдельном каркасе, существенно уменьшаются габариты генератора.
Также исключение сопротивления смещения из конструкции позволило улучшить теплоотвод с мишени трубки, таким образом, существенно улучшилось охлаждение мишени и уменьшилось число контактирующих элементов электрической схемы, что привело к повышению надежности работы генератора по сравнению с прототипом.

Claims (1)

  1. Импульсный нейтронный генератор, содержащий в герметичном металлическом корпусе, залитом диэлектриком, вакуумную нейтронную трубку с трехэлектродным источником ионов, а также схему его питания и формирования импульса ускоряющего напряжения, включающую накопительный конденсатор, высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой, выполненной на магнитопроводе, выход которой соединен с чашеобразным экраном и расположенной в нем вакуумной нейтронной трубкой, в зазор между корпусом и сеточным электродом нейтронной трубки вставлена пружина, отличающийся тем, что с наружной стороны мишенного электрода соосно установлен кольцеобразный постоянный магнит из двух разнополюсных полуколец, формирующий поперечное относительно оси трубки магнитное поле.
RU2021134255U 2021-11-24 2021-11-24 Импульсный нейтронный генератор RU209936U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021134255U RU209936U1 (ru) 2021-11-24 2021-11-24 Импульсный нейтронный генератор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021134255U RU209936U1 (ru) 2021-11-24 2021-11-24 Импульсный нейтронный генератор

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU209936U1 true RU209936U1 (ru) 2022-03-24

Family

ID=80820596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021134255U RU209936U1 (ru) 2021-11-24 2021-11-24 Импульсный нейтронный генератор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU209936U1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078950A (en) * 1988-10-07 1992-01-07 U.S. Philips Corporation Neutron tube comprising a multi-cell ion source with magnetic confinement
FR2666477A1 (fr) * 1990-08-31 1992-03-06 Sodern Tube neutronique a flux eleve.
FR2786359B1 (fr) * 1998-11-25 2004-02-13 Japan Nat Oil Corp Tube a neutrons hermetique
DE10314484B4 (de) * 2003-03-31 2006-01-26 Forschungszentrum Jülich GmbH Entkopplungssystem für Neutronenmoderatoren
RU2368024C1 (ru) * 2007-12-19 2009-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Скважинный импульсный нейтронный генератор
RU165286U1 (ru) * 2016-05-27 2016-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Импульсный нейтронный генератор
RU2703518C1 (ru) * 2019-04-17 2019-10-18 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Импульсный нейтронный генератор

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5078950A (en) * 1988-10-07 1992-01-07 U.S. Philips Corporation Neutron tube comprising a multi-cell ion source with magnetic confinement
FR2666477A1 (fr) * 1990-08-31 1992-03-06 Sodern Tube neutronique a flux eleve.
FR2786359B1 (fr) * 1998-11-25 2004-02-13 Japan Nat Oil Corp Tube a neutrons hermetique
DE10314484B4 (de) * 2003-03-31 2006-01-26 Forschungszentrum Jülich GmbH Entkopplungssystem für Neutronenmoderatoren
RU2368024C1 (ru) * 2007-12-19 2009-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Скважинный импульсный нейтронный генератор
RU165286U1 (ru) * 2016-05-27 2016-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") Импульсный нейтронный генератор
RU2703518C1 (ru) * 2019-04-17 2019-10-18 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Импульсный нейтронный генератор

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КИРЬЯНОВ Г.И. Генераторы быстрых нейтронов. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.122, 123, 189, 190. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2010146630A (ru) Рентгеновская трубка с пассивным ионособирающим электродом
RU2703518C1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
RU209936U1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
Dimov et al. A 100 mA negative hydrogen-ion source for accelerators
PL133432B1 (en) Method of carrying out the high-voltage test of the assembly of base of electron gun cathode-ray tube
RU2551840C1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
RU155328U1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
RU187270U1 (ru) Импульсный генератор нейтронов
RU2773038C1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
RU174178U1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
US20210259088A1 (en) Apparatus for producing a filamented auxiliary discharge for an apparatus for producing x-radiation and particle radiation and also for a fusion reactor with the apparatus for producing x-radiation and particle radiation and method for producing x-radiation and particle radiation
RU165286U1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
Rousskikh et al. Electric explosion of fine tungsten wires in vacuum
EA043219B1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
RU2541509C1 (ru) Блок излучателя нейтронов
RU2776026C1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
RU98637U1 (ru) Лазер
RU209633U1 (ru) Вакуумная нейтронная трубка
RU209869U1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
EA042810B1 (ru) Импульсный нейтронный генератор
RU209870U1 (ru) Вакуумная нейтронная трубка
RU2287197C2 (ru) Нейтронная трубка
SU699944A1 (ru) Система питани генератора импульсного потока ионизирующего излучени
CN213991122U (zh) 一种基于射频中和的霍尔型等离子体赋能发射系统
RU138327U1 (ru) Блок излучателя нейтронов