SU497932A1 - Импульсный нейтронный генератор - Google Patents

Abstract

ИМПУЛЬСНЫЙ НЕЙТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР , содержащий нейтронную трубку,'ионный источник со схемой питани , импульсный высоковольтный трансформатор, накопительный конденсатор,и коммутирующий элемент, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  удельного энергетического выхода:нейтронов и уменьшени  его габаритных размеров и веса, накопительный конденсатор и коммутирующий элемент размещены внутри импульсно1;о высоковольтного трансформатора, а сердечник указанного трансформатора выполнен в виде полого цилиндра, на торцах кото? рого жестко закреплены меташшчйские обоймы^  вл ющиес  выводами первичнойИзобретение относитс  к физическо-* му приборостроению и может быть ис- : пользовано при конструировании нейтронных и рентгеновских генераторов.Импульсные нейтронные и рентгеновские генераторы включают в себ , рбычно, нейтронную либо рентгеновскую ускорительную трубку, импульсный высоковольтный трансформатор, формирующий ускор ющее напр жение на трубку, накопительный конденсатор,  вл ющийс  источником энергии генератора при его срабатывании, коммутирунщийобмотки импульсного высоковольтного трансформатора, котора  намотана, на внешней поверхности сердечника между обоймами, причем ближн   к нейтронной трубке обойма выполнена в виде чаши с цилиндрическим .выступом на дне, обращенным внутрь чаши, на котором жестко закреплен анодным электродом коммутирующий элемент, а втора  обойма выполнена в виде полого цилиндра и использована в качестве одной обкладки накопительного конденсатора, второй обкладкой которого  вл етс  цилиндрический катод коммутирующего элемента, изолированный от обоймы слоем диэлектрика, при этом импульсный высоковольтный трансфор-^ матор с накопительным ковденсатором и коммутирующим элементом размещены внутри одной части высоковольтного контакта, выполненного-в виде полого ^ цилиндра с поперечной перегородкой, а в другой части контакта размещена мишень нейтронной трубки.СПэлемент и схему питани  ионного источника трубки.исходные параметры генератора (выход нейтронов либо квантов в импульсе, длительность импульса, уДель- ное энергопотребление),габаритно- весовые и механические характеристики в определ к цей степени завис т от его конструктивного выполнени .В известных генераторах элементы электрической схемы размещаютс  внутри цилиндрического корпуса вдоль, iero оси встык друг с другом. Это1Й*;&.^^

Description

объ сн етс  стремлением обеспечить возможно более равномерные электрические пол  в генераторе и необходимостью предохранить относительйо низковольтные ( кВ) элементы генератора - накопительный конденсатор, коммутирующий элемент и схему питани  ионного источника трубки от воздействир высоковольтных (и 100-200 кВ) полей импульсного высоковольтного трансформатора и нейтронной трубки

Следствием такого конструктивного выполнени  известных генераторов  вл етс  относительно низкий удельный энергетический выход нейтронов. Это объ сн етс  тем, что ввиду большой длины соединительных проводов в контуре , состо щем из последовательно соединенных накопительного ковденсатора , первичной обмотки импульсного высоковольтного трансформатора и коммутирующего элемента, их индуктивность оказываетс  сравнимой с И1ЗДУКтивностью намагничивани  трансформатора и При срабатывании коммутатора весьма значительна  (до 60-80%) част запасенной в «накопительном конденсаторе энергии остаетс  в контуре и не передаетс  в трубку, Неиспользованг на  в трубке энерги  выдел етс  в виде тепла, что илнзждает дл  предотвращени  перегрева генератора вводить дрполнителыйш элементы дл  отвода тепла и тем увеличивает объем и вес генератора. Кроме того, известных генераторах плотность заполнени  объема функциональными элементами электрической схекы относительн невысока , поскольку диаметр генератора определ етс  диаметром нейтронн трубки,-В результате объем и вес генератора увеличиваютс  за счет дополнительных изол ционных и конструкцио материалов и крепежных деталей,

Все это не позвол ет использовать известные импульсные нейтрошп 1е генераторы дл  решени  р да задач, где требуетс  обеспечить большой нейтронный выход при охфаниченной

мощности источника питани  и жестких ограничени х объема и массы.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение объема, веса,и увеличение уделного энергетического выхода импульсных нейтронных генераторово

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что накопительный конденсатор и коммутирукщий элемент размещены внутри полого цилиндрического сердечника импульсного высоковольтного трансформатора, выполненного на металлическом каркасе, а разр дный контур из последовательно соединенных накопительного ковденсатора,первичной обмотки трансформатора и коммутирующего элемента образован путем непосредственного контакта друг с другом электродов вход щих в контур элементов без использовани  соединительных проводово Дл  предохранени  от воздействи  высоковольтного пол  трансформатора накопительный конден-сатор , коммутирукщий элемент и сер-, дечник трансформатора закрыты экраном образованным металлическими обоймами каркаса трансформатора и первичной обмоткой, размещенной между обоймами , причем вторична  обмотка трансформатора намотанаповерх первичной. Передача ускор кщего напр жени  с высоковольтного трансформатора на трубку осуществлена с помощью высоковольтного контакта, выполненного в виде металлического цилиндра, использованного и дл  выравнивани  электрического пол  в генераторе.

На изображена конструкци  и импульсного нейтронного генератора; на фиг,2 - его электрическа  схема

Предлагаемый импульсный нейтронный генератор выполнен в цилиндрическом металлическом корпусе I (), внутри которого размещены нейтронна  трубка 2, импульсный высоковольтный трансформатор на полом цилиндрическом сердечнике 3, на котором намота .на первична  обмотка 4 и поверх первичной - вторична  обмотка 5 с бумажно-пленочной изол цией 6; накопительный конденсатор 7 и коммутирующий элемент 8„

р.

Каркас импульсного высоковольтного трансформатора выполнен из двух изолированных друг от друга металлических обойм 9 и 10, к которым подключены выводы первичной обмотки 4 трансформатора , размещенной между обоймами Обойма 9 выполнена в виде чайи с большим радиусом закруглени  и имеет с внутренней стороны выступ,на котором жестко укреплен анодный электрод коммутирунлцего элемента 8, Вывод вторичной (, высоковольтной ) обмотки 5 подключен к BHcoKOBOjfbTHOMy электроду

11, выполненному в виде цилидцра с поперечной перегородкой, внутренн   часть которой повтор ет конфигурацию обоймы 9, и закрепленному на изол торе 12о С противоположной стороны внутрь экрана входит и электрически соедин етс  с ним мишенный электрод 13 нейтронной трубки 2 Накопительный конденсатор 7 образован цилиндрическим катодным электродом 14 коммутирующего элемента 8 (одна обкладка) и изолированной от электрода 14 споем диэлектрика обоймой 10 каркаса трансформатора (втора  обкладка) Дл  увеличени  емкости в мощных генераторах конденсатор 7 может быть навит на электроде 14 из двух изолирован1ых друг от друга металлических лент, при этом одна лента укрепл етс  на электроде 14, а друга  на обойме 10, Элементы схемы 15 питани  ионного источника размещены в каркасе 6, использованном и дл  жесткого креплени  нейтронной трубки 2„

Генератор работает следующим образоМа

Зар женный от внешнего источника питани  до напр жени  2-10 кВ накопительный конденсатор 7 при срабатывании коммутируклцего элемента 8 разр жаетс  через коммутирующий элемент 8,.обойму 9, первичную обойму 4 трансформатора и обойму 10, При этом на вторичной обмотке 5 трансформатора формируетс  импульс напр жени  амппитудой 100-200 кВ и передаетс  через высоковольтный контакт I1 на трубку 2, в которой одновременно срабатывает ионный источник. Ионы,дейтери , ускоренные электрическим полем, бомбардируют мишень трубки, где в реакции T(d,n) не образуютс  нейтроны.

Таким образом, в контуре из последовательно соединенных первичной обмотки 4 трансформатора, накопительного конденсатора-7 и коммутирующего элемента 8 отсутствуют монтажные провода

Контур образован путем непосредственного контакта друг с другом электродов трансформатора (обойм 9 и 10), коммутирующего элемента 8 ( анода и катода) и накопительного конденсатора 7, что существенно снижает потери энергии в контуре.

Металлические обоймы 9 и 10 каркаса и первична  обмотка 4 трансформатора образуют экран, который преп тствует проникновению НзТСОКОВОЛЬТного электрического пол  в зону размещени  накопительного конденсатора 7 и коммутирующего элемента 8, следовательно , отпадает необходимость их высоковольтной изол ции.

Высоковольтный контакт 11, кроме передачи напр жени  со вторичной обмотки 5 трансформатора на трубку 2 выполн ет также функцию высоковольтного экрана, существенно уменьшающего напр женность электрического пол  между импульсным  ысоковольтным трансформатором и корпусом 1 генератора , между трубкой 2 и корпусом 1, между трубкой 2 и трансформатором, что позвол ет существенно уменьшить толщину изол ции и, следовательно, объем генератора.

Сравнительные испытани  известных и предлагаемого нейтронного генератора показали, что при одинаковом выходе нейтронов предлагаемый генера тор имеет объем в 2-3 раза меньший, массу - в 1,5-2 раза меньше, а удельный энергетический выход нейтронов в 3-4 раза вьшге.

Claims (1)

1. ИМПУЛЬСНЫЙ НЕЙТРОННЫЙ ГЕНЕРАТОР ,содержащий нейтронную трубку, (ионный источник со схемой питания, импульсный высоковольтный трансформатор, накопительный конденсатор,и коммутирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельного энергетического выхода _:нейтронов и уменьшения его габаритных размеров и веса, накопительный конденсатор и коммутирующий элемент размещены внутри импульсного высоковольтного трансформатора, а сердечник указанного трансформатора выполнен в виде полого цилиндра, на торцах кото* рого жестко закреплены металлические обоймы, являющиеся выводами первичной