RU209869U1 - Импульсный нейтронный генератор - Google Patents
Импульсный нейтронный генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU209869U1 RU209869U1 RU2021134575U RU2021134575U RU209869U1 RU 209869 U1 RU209869 U1 RU 209869U1 RU 2021134575 U RU2021134575 U RU 2021134575U RU 2021134575 U RU2021134575 U RU 2021134575U RU 209869 U1 RU209869 U1 RU 209869U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- neutron tube
- neutron
- vacuum
- generator
- ion source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G4/00—Radioactive 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. В герметичном корпусе устройства, залитом жидким диэлектриком, расположена нейтронная трубка, накопительный конденсатор, элементы питания ионного источника, дроссель и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой с многослойной бумажно-пленочной изоляцией. Выход вторичной обмотки которого соединен с чашеобразным металлическим экраном и расположенной в нем мишенью вакуумной нейтронной трубкой. Причем вакуумно-герметичный корпус нейтронной трубки выполнен в виде цилиндра из керамического материала с объемным электрическим сопротивлением, величина которого определяется сопротивлением нагрузки. Цилиндр вакуумно-герметично присоединен с одной стороны к анодному электроду ионного источника, а с другой стороны - к мишенному электроду нейтронной трубки, и имеет с ними электрический и тепловой контакт. Техническим результатом является повышение срока службы генератора при минимальных габаритах. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначена для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов.
Известен генератор нейтронов, содержащий нейтронную трубку и высоковольтный источник напряжения питания, выполненный на накопительном конденсаторе, включённом между высоковольтным источником питания и первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора (в случае биполярного питания нейтронной трубки – между первичными обмотками высоковольтных импульсных трансформаторов). Геофизическая аппаратура. Недра, вып. 43, 1970, с.132-146. Однако этот генератор нейтронов имеет большие габариты и малый ресурс работы.
Известен импульсный нейтронный генератор, содержащий размещенные коаксиально в общем корпусе нейтронную трубку, накопительный конденсатор и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой, выполненной на диэлектрическом каркасе в виде полого цилиндра из феррита с металлическим дном, с межрядной изоляцией, выступающей за пределы рядов и уложенной послойно на металлическое дно каркаса, электрически соединенное с концом вторичной обмотки трансформатора и с мишенной частью нейтронной трубки. Авторское свидетельство СССР № 1158023, МПК Н05Н 5/00, 30.04.1994.
При коаксиальном расположении нейтронной трубки и высоковольтного трансформатора магнитное поле внутри диэлектрического каркаса отрицательно влияет на работу нейтронной трубки, а именно приводит к увеличению числа разрядов внутри нейтронной трубки и уменьшению интегрального выхода нейтронов.
Кроме того, такое взаимное расположение обмоток трансформатора и корпуса отрицательно влияет на КПД высоковольтного трансформатора, так как корпус образует «короткозамкнутый виток» по отношению к обмоткам.
Для уменьшения влияния корпуса на параметры высоковольтного трансформатора между ними установлены экраны из ферромагнитного материала достаточно большой толщины.
При длительной работе генератора и выработке ресурса иногда происходит несрабатывание источника ионов нейтронной трубки. Сопротивление нейтронной трубки в таком режиме составляет сотни МОм, при этом возникает режим «холостого хода» высоковольтного трансформатора, а напряжение на его вторичной обмотке достигает величины от 200 до 220 кВ.
Для исключения электрического пробоя необходимо усиливать изоляцию, что увеличивает габаритно-массовые характеристики генератора.
Известен также импульсный нейтронный генератор, содержащий размещенные в металлическом корпусе, залитом жидким диэлектриком, вакуумную нейтронную трубку со схемой питания ионного источника и схемой формирования импульса ускоряющего напряжения, включающей накопительный конденсатор, дроссель, нагрузочное сопротивление, высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой, выполненной на замкнутом магнитопроводе, выход которой соединен с чашеобразным экраном и расположенной в нем вакуумной нейтронной трубкой. Патент РФ № 174178, МПК H05Н 3/06, 05.10.2017. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
В известном генераторе эффект «короткозамкнутого витка» устранен за счет перпендикулярного расположения продольных осей обмоток высоковольтного трансформатора и корпуса. КПД трансформатора повышен за счет замкнутого магнитопровода из электротехнической стали.
Для исключения режима «холостого хода» высоковольтного трансформатора, при несрабатывании нейтронной трубки в прототипе использована дополнительная высоковольтная обмотка, намотанная на одном из стержней высоковольтного трансформатора, выполняющая роль нагрузочного сопротивления. Однако в известном генераторе нагрузочное сопротивление намотаны проводом ПЭВНХ и являются самостоятельными конструктивными элементами, для размещения которых требуется дополнительный объем, увеличивающий размеры и вес нейтронного генератора.
В генераторе используется вакуумная нейтронная трубка, содержащая размещенные в герметичном запаянном стеклянном корпусе мишенный узел и управляемый 3-электродный ионный источник, который состоит из кольцевого анода, катода и поджигающего электрода.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение размеров и веса, повышение надежности работы импульсного нейтронного генератора.
Технический результат достигается тем, что в импульсном нейтронном генераторе, содержащем размещенные в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, вакуумную нейтронную трубку со схемой питания ионного источника и схемой формирования импульса ускоряющего напряжения, включающей накопительный конденсатор, нагрузочное сопротивление, дроссель и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой с многослойной бумажно-пленочной изоляцией, выход вторичной обмотки которого соединен с чашеобразным металлическим экраном и расположенной в нем мишенным электродом нейтронной трубкой, вакуумно-герметичный корпус нейтронной трубки выполнен в виде цилиндра из керамического материала с объемным электрическим сопротивлением, величина которого определяется сопротивлением нагрузки, вакуумно-герметично присоединенного с одной стороны к анодному электроду ионного источника, а с другой стороны – к мишенному электроду нейтронной трубки, и имеет с ними электрический и тепловой контакт.
Сущность полезной модели поясняется на чертеже, где:
1 – металлический корпус;
2 – нейтронная трубка;
3 – накопительный конденсатор;
4 – элементы питания ионного источника;
5 – дроссель;
6 – высоковольтный трансформатор;
7 – чашеобразный металлический экран;
8 – мишенный электрод нейтронной трубки;
9 – полый керамический цилиндр- корпус нейтронной трубки;
10 – анодный электрод нейтронной трубки;
11 – мишень нейтронной трубки;
12 – крышка генератора;
13 – температурный компенсатор;
14 – герметичный проходной изолятор.
Генератор выполнен по схеме включения нейтронной трубки с заземленным источником ионов.
Генератор размещен в герметичном металлическом корпусе 1, залитом жидким диэлектриком, внутри которого установлена нейтронная трубка 2, с накопительным конденсатором 3 и элементами питания ионного источника 4, зарядный дроссель 5.
На сердечнике трансформатора 6 симметрично относительно его торцов расположена первичная обмотка, а поверх первичной – вторичная многорядная обмотка, намотанные проводом ПЭВ с многослойной бумажно-пленочной изоляцией. Конец вторичной многорядной обмотки К2 соединен с чашеобразным металлическим экраном 7 и мишенным электродом 8 нейтронной трубки 2.
Корпус нейтронной трубки представляет собой вакуумно-герметичный полый цилиндр 9, соединенный металлокерамическим спаем с одной стороны с мишенным электродом 8, а с другой – с анодным электродом 10 источника ионов, и имеет с ними электрический и тепловой контакт.
Величина электрического сопротивления нейтронной трубки в момент срабатывания ее источника составляет от 10 до 15 кОм,
Величина электрического сопротивления цилиндра – корпуса нейтронной трубки 9 выбрана из расчета от 25 до 30 кОм, то есть приблизительно в два раза больше, чем сопротивление нейтронной трубки при срабатывании ионного источника. Полый цилиндр выполнен из специального керамического материала с объемным электрическим сопротивлением, величина которого определяется сопротивлением нагрузки. Кроме того, полый цилиндр может быть изготовлен из керамического материала с необходимым сопротивлением различными способами, например, из полупроводниковой керамики или нанесением резистивного слоя. Для обеспечения электрической прочности генератор залит жидким диэлектриком. На крышке генератора 12 установлен температурный компенсатор 13 и высоковольтный герметичный проходной изолятор 14.
В качестве жидкого диэлектрика в генераторе использовано трансформаторное масло.
Генератор работает следующим образом.
При подаче импульса запуска на управляющий электрод коммутатора (на чертеже не показан) происходит разряд накопительного конденсатора 3 на первичную обмотку импульсного высоковольтного трансформатора 6.
На вторичной обмотке трансформатора формируется импульс напряжения положительной полярности амплитудой от 100 до 120 кВ и передается через чашеобразный металлический экран 7 на мишенный электрод 8 нейтронной трубки 2. Одновременно ионный источник нейтронной трубки 2 производит ионы дейтерия, которые ускоряются в направлении мишени. При бомбардировке мишени 11 нейтронной трубки 2 ионами дейтерия в результате ядерной реакции T(d, n) Не4 образуются нейтроны.
При работе генератора в штатном режиме электрическое сопротивление цилиндра – корпуса нейтронной трубки 9 не оказывает влияния на формирование ускоряющего напряжения, так как вторичная обмотка имеет на порядок меньшее сопротивление. При работе генератора в то время, когда источник ионов нейтронной трубки не срабатывает, режим «холостого хода» высоковольтного трансформатора не происходит, так как вторичная обмотка подключена к параллельному электрическому сопротивлению цилиндра 9, т.е. к нагрузке величиной от 25 до 30 кОм, что приводит к стабилизации напряжения на вторичной обмотке высоковольтного трансформатора, стабилизации нейтронного выхода и увеличению срока службы генератора.
Благодаря такому техническому решению, электрическое сопротивление полого керамического цилиндра - корпуса нейтронной трубки 9 выполняет функцию нагрузочного сопротивления при несрабатывании ионного источника нейтронной трубки.
Таким образом, техническим результатом полезной модели является уменьшение габаритов, веса нейтронного генератора из-за отсутствия нагрузочного сопротивления как самостоятельного конструктивного элемента, функцию которого выполняет цилиндр 9 – корпус нейтронной трубки, выполненный из керамического материала с необходимым объемным электрическим сопротивлением. При этом образовавшийся свободный объем, который в прототипе занимали каркас с сопротивлением смещения и сердечник с нагрузочным сопротивлением, может быть использован для уменьшения габаритов, веса нейтронного генератора.
Кроме того, надежность работы предложенного генератора выше, чем у прототипа, поскольку уменьшилось число контактируемых элементов электрической схемы.
Claims (1)
- Импульсный нейтронный генератор, содержащий размещенные в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, вакуумную нейтронную трубку со схемой питания ионного источника и схемой формирования импульса ускоряющего напряжения, включающей накопительный конденсатор, нагрузочное сопротивление, дроссель и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой с многослойной бумажно-пленочной изоляцией, выход вторичной обмотки которого соединен с чашеобразным металлическим экраном и расположенной в нем мишенным электродом нейтронной трубкой, отличающийся тем, что вакуумно-герметичный корпус нейтронной трубки выполнен в виде цилиндра из керамического материала с объемным электрическим сопротивлением, величина которого определяется сопротивлением нагрузки, вакуумно-герметично присоединенного с одной стороны к анодному электроду ионного источника, а с другой стороны – к мишенному электроду нейтронной трубки, и имеет с ними электрический и тепловой контакт.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021134575U RU209869U1 (ru) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | Импульсный нейтронный генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021134575U RU209869U1 (ru) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | Импульсный нейтронный генератор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU209869U1 true RU209869U1 (ru) | 2022-03-23 |
Family
ID=80820509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021134575U RU209869U1 (ru) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | Импульсный нейтронный генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU209869U1 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1158023A1 (ru) * | 1983-07-08 | 1994-04-30 | Ю.П. Кузнецов | Импульсный нейтронный генератор |
RU155328U1 (ru) * | 2015-06-22 | 2015-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. П.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Импульсный нейтронный генератор |
JP6188911B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-08-30 | トライボジェニクス・インコーポレイテッドTribogenics,Inc. | 連続接触x線源 |
RU174178U1 (ru) * | 2017-05-25 | 2017-10-05 | 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 |
CN111642053A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-08 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于中子发生器高压单元的紧凑型导流结构 |
US10791618B2 (en) * | 2016-12-02 | 2020-09-29 | Heron Neutron Medical Corp. | Neutron beam source generator and filter |
CN109587926B (zh) * | 2019-01-17 | 2021-01-05 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种小型化强流中子发生器 |
-
2021
- 2021-11-26 RU RU2021134575U patent/RU209869U1/ru active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1158023A1 (ru) * | 1983-07-08 | 1994-04-30 | Ю.П. Кузнецов | Импульсный нейтронный генератор |
JP6188911B2 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-08-30 | トライボジェニクス・インコーポレイテッドTribogenics,Inc. | 連続接触x線源 |
RU155328U1 (ru) * | 2015-06-22 | 2015-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. П.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Импульсный нейтронный генератор |
US10791618B2 (en) * | 2016-12-02 | 2020-09-29 | Heron Neutron Medical Corp. | Neutron beam source generator and filter |
RU174178U1 (ru) * | 2017-05-25 | 2017-10-05 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") | Импульсный нейтронный генератор |
CN109587926B (zh) * | 2019-01-17 | 2021-01-05 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种小型化强流中子发生器 |
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 |
CN111642053A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-08 | 中国原子能科学研究院 | 一种用于中子发生器高压单元的紧凑型导流结构 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | A spiral strip transformer type electron-beam accelerator | |
US2820142A (en) | Charged-particle accelerator | |
RU2551840C1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU209869U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU174178U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
US4675145A (en) | Magnetically insulated diode for generating pulsed neutron and gamma ray emissions | |
RU155328U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU2703518C1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU165286U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU2776026C1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU2541509C1 (ru) | Блок излучателя нейтронов | |
Liang et al. | 300-kA fast linear transformer driver stage | |
US3873871A (en) | Switch field coils for crossed-field interrupter | |
RU209936U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
US3141975A (en) | Pulsed neutron generator with high vacuum and control grid between ion source and target | |
Mazarakis et al. | Linear transformer driver (LTD) development at Sandia National Laboratory | |
EA042810B1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
US3401264A (en) | Pulsed neutron generator with variable potential control grid | |
RU2773038C1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU148720U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU2614240C1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU2703449C1 (ru) | Блок излучателя нейтронов | |
RU174217U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор | |
RU139810U1 (ru) | Скважинный импульсный нейтроный генератор | |
RU165285U1 (ru) | Импульсный нейтронный генератор |