RU2273118C2 - Нейтронный генератор - Google Patents
Нейтронный генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2273118C2 RU2273118C2 RU2004113917/06A RU2004113917A RU2273118C2 RU 2273118 C2 RU2273118 C2 RU 2273118C2 RU 2004113917/06 A RU2004113917/06 A RU 2004113917/06A RU 2004113917 A RU2004113917 A RU 2004113917A RU 2273118 C2 RU2273118 C2 RU 2273118C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- plane
- metal
- neutron
- casing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к нейтронным генераторам, и может быть использовано, например в нейтронных трубках, для каротажных исследований. В генераторе нейтронов дополнительно введен напылитель активного к водороду металла на мишень. Металл наносится во время перерывов в работе генератора, насыщаясь дейтерием и тритием из газа, находящегося в объеме трубки. Мишень диаметром D размещена в полости мишенного основания. Напылитель содержит оправу, изготовленную из вакуумного диэлектрического материала, в которой выполнены пазы, где размещены с возможностью возвратно-поступательного движения в плоскости, перпендикулярной оси трубки электрода поджига. Подвижность электродов поджига позволяет с помощью сильфонов без нарушения вакуума изменять снаружи трубки зазор между ними и распыляемым электродом, добиваясь гарантированного пробоя зазора и образования дуги под воздействием напряжения электропитания распылителя. Распыляемый электрод выполнен в виде усеченного конуса, снабженного апертурой. Распылитель содержит также защитный металлический кожух в виде полого усеченного конуса, вершина которого расположена в мишенной полости. Выбор угла между образующими кожуха в сечении, проходящем через его ось, равным 2,2 arctg (0,5(Dk-D)/H), где Dk - внутренний диаметр кожуха в сечении, совпадающем с плоскостью вершины конуса распыляемого электрода, D - диаметр подложки, а Н - расстояние от этой плоскости до плоскости мишени. Технический результат изобретения - повышение срока службы мишени и возможность увеличения нейтронного выхода генератора путем увеличения тока дейтронов, бомбардирующего мишень. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к нейтронным генераторам, и может быть использовано в ряде приложений, например в нейтронных трубках, для каротажных исследований.
Известен нейтронный генератор, содержащий вакуумную трубку. В трубке размещены источник ионов трития и дейтерия, фокусирующе-ускоряющая ионы система-мишень, состоящая из подложки, выполненной из металла, обладающего низким сродством к изотопам водорода, например меди, молибдена, на которую нанесен слой металла с высоким сродством к изотопам водорода, например титана, циркония, насыщенный тритием [Г.И.Кирьянов. Генераторы быстрых нейтронов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. С.122-123] [1]. Срок службы мишени такого генератора невысокий - около сотни часов при облучении мишени пучками дейтронов с токами около единиц миллиампер, а величина нейтронного потока за время работы снижается в десятки раз из-за термодесорбции трития из активного слоя мишени и распыления его ускоренными ионами.
Указанные недостатки частично преодолены в генераторах, содержащих трубки, наполненные смесью трития и дейтерия. При работе источника тритоновая компонента ускоренного ионного пучка возмещает убыль трития в мишени, поэтому срок ее службы возрастает в десятки раз. Однако дальнейшему увеличению нейтронного выхода, путем увеличения ионного тока, препятствует распыление активного слоя мишени. В одном из лучших генераторов [1, с.189-190], принятом за прототип, при токе дейтронов в 15 миллиампер, ускоряющем напряжении 150 кВ, нейтронном выходе около 1012 n/с, уже через два часа работы последний снижается в два раза [1, с.190].
Задачей предлагаемого технического решения является увеличение нейтронного выхода. Технический результат достигается тем, что мишень размещена на дне полости, выполненной в мишенном основании. Дополнительно введен распылитель активного металла на мишень, содержащий выполненную из электроизоляционного материала оправу, снабженную апертурой, ось которой совмещена с осью трубки, и в плоскости, перпендикулярной оси трубки, выполнены сквозные от внешней образующей оправу до ее апертуры пазы, в которых с возможностью возвратно-поступательного перемещения размещены электроды поджига. Вершина полого металлического конического кожуха расположена в мишенной полости. Кожух электрически связан с электродами поджига.
Конический распыляемый электрод снабжен апертурой. Электроды и кожух выполнены из активного к водороду металла. Угол между образующими кожуха в сечении, проходящем через его ось, равен
2,2 arctg (0,5(Dk-D)/Н),
где Dk - внутренний диаметр кожуха в сечении, совпадающем с плоскостью вершины распыляемого электрода, Н - расстояние от этой плоскости до плоскости мишени.
Технический результат изобретения достигается всей совокупностью существенных технических признаков.
Признак, касающийся размещения электродов поджига с обеспечением их возвратно-поступательного движения, позволяет подобрать расстояние, при котором вероятность пробоя между ними и распыляемым электродом близка к 100%, а также восполнить убыль материала электродов поджига.
Признак, касающийся размещения мишени в полости мишенного основания, при наличии конусного кожуха, вершина которого расположена в мишенной полости, во-первых, предотвращает запыление металлом и тем самым закорчивание распылителя, во-вторых, обеспечивает необходимое направление плазменных потоков.
Плазменные потоки между металлическими стенками выталкиваются в их расширяющиеся области [О.Б.Брон, Л.К.Сушков. Потоки плазмы в электрической дуге выключающих аппаратов. - Ленинград: Энергия, 1975, 2 с. 179 рис.в].
Выбор угла между образующими в сечении, проходящем через ось кожуха, равным 2,2 arctg (0,5(Dk-D)/H), где Н - расстояние от плоскости вершины распыляемого электрода до плоскости мишени, Dk - внутренний диаметр кожуха в сечении, совпадающем с плоскостью вершины распыляемого электрода, обеспечивает наибольшую вероятность напыления на любую из точек мишени активного материала из любой точки возникновения разряда между распыляемым электродом и электродами поджига.
Предлагаемое техническое решение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 схематически изображено сечение трубки генератора. На фиг.2 изображен один из электродов, размещенный в пазу основы, а на фиг.3 - его сечение.
Предлагаемый нейтронный генератор содержит герметичную трубку 1, выполненную из вакуумного электроизоляционного материала, например керамики, в которой размещены источник ионов дейтерия и трития (на чертежах не показан), ускоряюще-фокусирующая система (на чертежах не показана). Мишень 2 из слоя активного металла, обладающего высоким сродством к изотопам водорода, например Ti, Zr и т.п., нанесенного на металлическую подложку диаметром D, изготовленную из материала с низким сродством к изотопам водорода, например, Cu, Mo.
Мишень размещена на дне полости, выполненной в мишенном основании 3.
Распылитель содержит оправу 4, снабженную апертурой 5. В пазах 6, выполненных в плоскости, перпендикулярной оси оправы, размещены с возможностью возвратно-поступательного движения электроды поджига 7. Сильфоны 8 обеспечивают возможность механического перемещения электродов 7 снаружи трубки без нарушения вакуума. Распылитель содержит полый кожух 9, распыляемый электрод 10, также снабженный апертурой 11, пружинный элемент 12, фиксирующий распылитель в сборе.
Генератор работает следующим образом. Ускоренный пучок детронов и тритонов проходит сквозь напылитель и попадает в мишень 2, где взаимодействует с дейтерием и тритием, насыщающими активный слой мишени. В результате этого взаимодействия возникает нейтронное излучение. Во время перерывов в работе отключают рабочее электропитание генератора и подключают электропитание распылителя. Напряжение, поданное между электродами поджига 7 и распыляемым электродом 10, вызывает дуговой разряд. Пар активного металла распространяется между конусными стенками кожуха 9 и конусной поверхностью распыляемого электрода 10 и попадает на мишень 2. Так мишень пополняется активным металлом, насыщенным дейтерием и тритием из газового наполнения трубки. Убыль газа в объеме трубки восполняется из газовых хранилищ.
Рассчитаем один из вариантов предлагаемого технического решения. В прототипе диаметр мишени равен 9 см. При толщине активного титанового слоя, равном одному микрону, на поверхности мишени содержится 3,14*9*0,0001*4,54=0,01283 гр. Если за одну секунду в дуговом разряде будет наноситься 0,003 гр. титана [такое количество металла можно получить в вакуумном дуговом разряде; оно соответствует минимальным значениям. - «Вакуумная техника». Справочник./Под общей ред. Е.С.Фролова, В.Е.Минайчева. - М.: Машиностроение», 1985, с.266, табл. 2.1, вторая строка снизу], то для получения указанного количества металла потребуется примерно 4 секунды работы распылителя. Поэтому максимальное количество нейтронов можно получить в таком режиме, когда за 4 секунды работы генератора расходуется активный слой мишени, а последующие 4 секунды он наносится. Как показывает практика работы генераторных трубок [1], ресурс активного слоя мишени позволяет получить 10^14 нейтронов. В нашем режиме работы можно получить 1,25*10^13 нейтронов в секунду, что в десять раз выше, чем в устройстве прототипе.
Claims (1)
- Нейтронный генератор, содержащий вакуумную трубку, в которой размещен источник ионов дейтерия и трития, ускоряюще-фокусирующую ионы систему, мишень, состоящую из слоя активного металла, обладающего высоким сродством к изотопам водорода, например Ti, Zr и т.п., нанесенного на металлическую подложку диаметром D, изготовленную из материала с низким сродством к изотопам водорода, например, Cu, Мо, и размещенную на металлическом охлаждаемом мишенном основании, хранилища дейтерия и трития, снабженные регуляторами напуска газа, отличающийся тем, что мишень размещена на дне полости, выполненной в мишенном основании, дополнительно введен распылитель активного металла на мишень, содержащий выполненную из электроизоляционного материала оправу, снабженную апертурой, ось которой совмещена с осью трубки, и в плоскости, перпендикулярной оси трубки, выполнены сквозные от внешней образующей оправы до ее апертуры пазы, в которых с возможностью возвратно-поступательного движения размещены электроды поджига, а также полый конусный металлический, связанный электрически с электродами поджига кожух, вершина которого расположена в мишенной полости, распыляемый электрод, выполненный в виде конуса и снабженный апертурой, и пружинный элемент, фиксирующий распылитель в сборе, причем электроды и кожух выполнены из активного к водороду металла, а угол между образующими кожуха в сечении, проходящем через его ось, равен2,2 arctg (0,5(Dk-D)/H),где Dk - внутренний диаметр кожуха в сечении, совпадающем с плоскостью вершины конуса распыляемого электрода;D - диаметр подложки;Н - расстояние от этой плоскости до плоскости мишени.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004113917/06A RU2273118C2 (ru) | 2004-05-05 | 2004-05-05 | Нейтронный генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004113917/06A RU2273118C2 (ru) | 2004-05-05 | 2004-05-05 | Нейтронный генератор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004113917A RU2004113917A (ru) | 2005-10-20 |
RU2273118C2 true RU2273118C2 (ru) | 2006-03-27 |
Family
ID=35863036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004113917/06A RU2273118C2 (ru) | 2004-05-05 | 2004-05-05 | Нейтронный генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2273118C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688139C2 (ru) * | 2014-08-19 | 2019-05-20 | Дженерал Фьюжн Инк. | Система и способ управления магнитным полем плазмы |
RU2757930C1 (ru) * | 2018-02-28 | 2021-10-25 | Дженерал Фьюжн Инк. | Система и способ генерирования плазмы и поддержания магнитного поля плазмы |
-
2004
- 2004-05-05 RU RU2004113917/06A patent/RU2273118C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КИРЬЯНОВ Г.И. Генераторы быстрых нейтронов. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.122, 123, 189, 190. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688139C2 (ru) * | 2014-08-19 | 2019-05-20 | Дженерал Фьюжн Инк. | Система и способ управления магнитным полем плазмы |
RU2757930C1 (ru) * | 2018-02-28 | 2021-10-25 | Дженерал Фьюжн Инк. | Система и способ генерирования плазмы и поддержания магнитного поля плазмы |
US11404174B2 (en) | 2018-02-28 | 2022-08-02 | General Fusion Inc. | System and method for generating plasma and sustaining plasma magnetic field |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004113917A (ru) | 2005-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Belchenko et al. | Ion sources at the Novosibirsk Institute of Nuclear Physics | |
CN109994361B (zh) | 低电压降的交叉场气体开关及操作方法 | |
Faircloth | Ion sources for high-power hadron accelerators | |
RU2451433C1 (ru) | Газонаполненная нейтронная трубка | |
CN106057614B (zh) | 一种冷阴极潘宁离子源 | |
US20080142725A1 (en) | Inertial electrostatic confinement fusion | |
JP2008202942A (ja) | 核融合中性子生成装置 | |
KR100876052B1 (ko) | 뉴트럴라이저 형태의 고주파 전자 소스 | |
RU2273118C2 (ru) | Нейтронный генератор | |
RU2362278C1 (ru) | Запаянная нейтронная трубка | |
CN112164644A (zh) | 潘宁离子源 | |
RU2333619C2 (ru) | Многолучевой генератор газоразрядной плазмы | |
US5382866A (en) | Method of focusing a charged particle beam and plasma lens therefor | |
RU2306683C1 (ru) | Плазменный электронный источник | |
RU116273U1 (ru) | Источник ионов | |
Pikin et al. | EBTS: Design and experimental study | |
RU195755U1 (ru) | Вакуумная нейтронная трубка с инерциальным удержанием ионов | |
RU209633U1 (ru) | Вакуумная нейтронная трубка | |
RU2288553C2 (ru) | Ионный диод с внешней магнитной изоляцией | |
RU193580U1 (ru) | Вакуумная нейтронная трубка с инерциальным удержанием ионов | |
RU209870U1 (ru) | Вакуумная нейтронная трубка | |
RU193506U1 (ru) | Вакуумная нейтронная трубка с инерциальным удержанием ионов | |
RU195753U1 (ru) | Вакуумная нейтронная трубка с инерциальным удержанием ионов | |
RU209936U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
JP2001083298A (ja) | 静電閉じ込め核融合装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090506 |