RU2601961C1

RU2601961C1 - Universal neutron tube with electro-thermal injectors of working gas

Info

Publication number: RU2601961C1
Application number: RU2015131628/07A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Алексеевич Карпов; Владимир Николаевич Литуновский
Original assignee: Акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (АО "НИИЭФА")
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2016-11-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to vacuum and gas-filled neutron tubes and can be used in neutron tubes, intended for exploration of wells by neutron logging. Said results are achieved by that ion source is based on combined discharge, and sources of deuterium and/or tritium are made in form of a conductor of deuterium(tritium) saturated hybrid-forming metal or composite or (preferably) in form of thin-layer coating from deuterium(tritium) saturated hybrid-forming metal or composite on a conductor from metal or alloy with high ohmic resistance (stainless steel of nichrome, fechral etc). Extraction of hydrogen isotopes is carried out by thermal desorption with direct heating of isotope-saturated conductor or conductor with applied thin-layer isotope-saturated coating with pulses of electric current in pulse-periodic mode.

EFFECT: technical result is improved control of thermal desorption of working gas, longer life, higher degree of ionisation of working gas and neutron output, reduced impurity ions, as well as possibility of programming desorption parameters of deuterium and tritium, which broadens neutron logging capabilities raises level of radiation safety.

9 cl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к устройствам для генерации нейтронов, конкретно электроразрядным нейтронным источникам, и может быть использовано в ускорительной технике, в геофизическом приборостроении, например в импульсных нейтронных трубках, предназначенных для исследования скважин методами импульсного нейтронного каротажа.The invention relates to devices for generating neutrons, specifically electric-discharge neutron sources, and can be used in accelerator technology, in geophysical instrumentation, for example, in pulsed neutron tubes intended for well research using pulsed neutron logging methods.

Уровень техникиState of the art

Электроразрядные нейтронные источники представляет собой вакуумно-герметичную оболочку с размещенными в ней следующими основными узлами: источник ионов (ИИ), ускоряющая ионно-оптическая система электродов, мишень, насыщенная изотопами водорода, и средства поддержания рабочего давления.An electric-discharge neutron source is a vacuum-tight envelope with the following main components located in it: an ion source (II), an accelerating ion-optical electrode system, a target saturated with hydrogen isotopes, and means for maintaining the working pressure.

Принцип действия таких нейтронных источников состоит в генерации плазмы и извлечении из нее ионов изотопов водорода (дейтерия, трития или их смеси), формировании и ускорении пучка ионов с помощью ионно-оптической системы электродов в направлении мишени, насыщенной тритием. В нейтронных генераторах применяются как дейтерий-тритиевые, так и дейтерий-дейтериевые реакции на смешанных пучках ионов дейтерия и трития. При взаимодействии ускоренных до энергии Е>100 кэВ ионов, например, дейтронов с ядрами трития или дейтерия, содержащимися в мишени, происходит ядерная реакция T(d, n)⁴Не или D(d, n)³Не с выходом нейтронов с энергией ~14 или ~2,5 МэВ соответственно.The principle of operation of such neutron sources consists in the generation of plasma and extraction of hydrogen isotopes ions (deuterium, tritium or a mixture thereof) from it, the formation and acceleration of an ion beam using an ion-optical system of electrodes in the direction of the target saturated with tritium. Neutron generators employ both deuterium-tritium and deuterium-deuterium reactions in mixed beams of deuterium and tritium ions. In the interaction of ions accelerated to an energy E> 100 keV, for example, deuterons with tritium or deuterium nuclei contained in the target, a nuclear reaction T (d, n) ⁴ He or D (d, n) ³ He with the release of neutrons with energy ~ 14 or ~ 2.5 MeV, respectively.

Разработаны как портативные (переносные), так и компактные нейтронные источники (нейтронные трубки). К последним относятся вакуумные и газонаполненные нейтронные трубки (ВНТ и ГНТ), широко использующиеся в скважинной геофизике для проведения неразрушающего элементного анализа вещества в скважинах.Both portable (portable) and compact neutron sources (neutron tubes) have been developed. The latter include vacuum and gas-filled neutron tubes (BHT and GHT), which are widely used in downhole geophysics for conducting non-destructive elemental analysis of matter in wells.

В ВНТ используются вакуумно-дуговые источники ионов, получение ионов дейтерия в которых основано на десорбции и ионизации в вакуумно-дуговом разряде окклюдированного в электродах дейтерия. При этом поджигающий импульс ИИ и ускоряющий высоковольтный импульс подаются одновременно. Ресурс трехэлектродного ИИ, нашедшего наибольшее применение, определяется разрушением рабочей поверхности катода и межэлектродного изолятора в области их контакта, а также уменьшением концентрации дейтерия в рабочей приповерхностной зоне электродов при термодесорбции (истощение).VNT uses vacuum-arc ion sources, the production of deuterium ions in which is based on desorption and ionization in a vacuum-arc discharge of deuterium occluded in the electrodes. In this case, the ignition pulse of the AI and the accelerating high-voltage pulse are supplied simultaneously. The resource of the three-electrode AI, which has found the greatest application, is determined by the destruction of the working surface of the cathode and the interelectrode insulator in the area of their contact, as well as by a decrease in the concentration of deuterium in the working surface area of the electrodes during thermal desorption (depletion).

В течение всего ресурса катод ИИ вырабатывается на глубину не более 0,1 мм вблизи границы контакта с изолятором и крайне неравномерно. В результате основная масса катода остается пассивной. Она не участвует в процессе подпитки рабочим газом приповерхностного слоя, в котором под воздействием разряда происходит термодесорбция и ионизация изотопов водорода [Румянцев Г.С., Щитов Н.Н. Исследования возможности повышения ресурса источника ионов вакуумной нейтронной трубки // Материалы 18-й Научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника». - М.: Изд-во МИЭМ, 2011, с. 146-149]. Поэтому повышение эффективности генерации рабочего газа при одновременном уменьшении эрозии электродов является одним из приоритетов улучшения рабочих характеристик ИИ и ВНТ.Throughout the entire resource, the AI cathode is generated to a depth of not more than 0.1 mm near the boundary of contact with the insulator and is extremely uneven. As a result, the bulk of the cathode remains passive. It does not participate in the process of replenishing with the working gas a near-surface layer in which thermal desorption and ionization of hydrogen isotopes occurs under the influence of a discharge [G. Rumyantsev, N. N. Shchitov Studies of the possibility of increasing the resource of the ion source of a vacuum neutron tube // Materials of the 18th Scientific and Technical Conference "Vacuum Science and Technology". - M.: MIEM Publishing House, 2011, p. 146-149]. Therefore, increasing the efficiency of working gas generation while reducing electrode erosion is one of the priorities for improving the performance of AI and BHT.

Достоинства ВНТ: простота конструкции, мгновенная готовность к работе, высокий выход нейтронов в импульсе, высокий выход нейтронов на единицу запасаемой энергии, отсутствие излучения между импульсами и в отключенном состоянии, относительно низкая стоимость. ВНТ находят широкое применение в различных областях науки и техники, таких как ядерная физика, нейтронно-активационный анализ, нейтронная радиография, медицина.Advantages of VNT: simplicity of design, instant availability, high neutron output per pulse, high neutron output per unit of stored energy, lack of radiation between pulses and in the off state, relatively low cost. BHTs are widely used in various fields of science and technology, such as nuclear physics, neutron activation analysis, neutron radiography, and medicine.

Известна ВНТ, включающая цилиндрический керамический изолятор, первый электрод (носитель мишени) вблизи первого конца изолятора, второй электрод (ускорительный), расположенный коаксиально у второго конца изолятора, керамическое кольцо на втором электроде и третий электрод, расположенный на другом конце керамического кольца [Патент US №3,569,755 C1, 313/61, 09.03.1971]. На внутренней стенке керамического кольца нанесено две полоски из активного металла, которые насыщаются тритием. Нейтроны генерируются трубкой при приложении к первому и второму электродам напряжения в несколько сот киловольт, при этом мишень имеет отрицательный потенциал, и напряжения в несколько сот вольт к тритиенасыщенным полоскам для десорбции трития.Known BHT, including a cylindrical ceramic insulator, a first electrode (target carrier) near the first end of the insulator, a second electrode (accelerator) located coaxially at the second end of the insulator, a ceramic ring on the second electrode and a third electrode located on the other end of the ceramic ring [US Patent No. 3,569,755 C1, 313/61, 03/09/1971]. Two strips of active metal are applied on the inner wall of the ceramic ring, which are saturated with tritium. The neutrons are generated by the tube when a voltage of several hundred kilovolts is applied to the first and second electrodes, while the target has a negative potential, and voltages of several hundred volts to tritium-saturated strips for desorption of tritium.

Основной проблемой известных ВНТ является большая нестабильность нейтронного потока, причем трех видов: нестабильность нейтронного выхода в импульсе, нестабильность потока нейтронов в процессе ресурса (т.н. долговременная нестабильность) и циклическая нестабильность, проявляющаяся в существенном падении нейтронного выхода в начале каждого последующего рабочего цикла. Первые два вида нестабильности обусловлены стохастическим характером вакуумно-дугового разряда ИИ и выработкой трития в мишени. Последняя - влиянием пленки распыленного материала анода на электродах ИИ на термодесорбцию дейтерия [Битулев А.А. и др. Проблемы повышения стабильности работы нейтронных генераторов на ВНТ // Успехи прикладной физики, 2014, т. 2, №3].The main problem of known BHTs is the large instability of the neutron flux, and of three types: the instability of the neutron yield in a pulse, the instability of the neutron flux during the resource (the so-called long-term instability), and cyclic instability, which manifests itself in a significant drop in the neutron yield at the beginning of each subsequent working cycle . The first two types of instability are due to the stochastic nature of the vacuum-arc discharge of AI and the production of tritium in the target. The latter - the influence of a film of atomized material of the anode on the electrodes of AI on the thermal desorption of deuterium [Bitulev A.A. et al. Problems of increasing the stability of neutron generators at VNT // Uspekhi Prikladnoi Fiziki, 2014, vol. 2, No. 3].

Одной из основных причин нестабильности нейтронного выхода ВНТ является использование механизма дейтеровыделения путем использования термической энергии вакуумно-дугового разряда в ИИ. Такой механизм десорбции изотопов водорода слабо поддается контролю, нестабилен от импульса к импульсу и связан со значительной эрозией электродов.One of the main reasons for the instability of the neutron yield of BHT is the use of the deuterium release mechanism by using the thermal energy of a vacuum-arc discharge in an AI. Such a mechanism of hydrogen isotope desorption is poorly controlled, unstable from pulse to pulse, and is associated with significant erosion of the electrodes.

Кроме того, пик дейтеровыделения наступает значительно позже ускоряющего импульса, так что только около половины атомов дейтерия могут принять участие в генерации нейтронов, что значительно ограничивает эффективность этого процесса.In addition, the peak of deuterium release occurs much later than the accelerating pulse, so that only about half of the deuterium atoms can participate in the generation of neutrons, which significantly limits the efficiency of this process.

Зависимость нейтронного выхода от напряжения на источнике ионов слабая и немонотонная, что практически исключает возможность использования канала питания ионного источника для регулировки нейтронного потока.The dependence of the neutron yield on the voltage at the ion source is weak and non-monotonic, which virtually eliminates the possibility of using the ion source power channel to adjust the neutron flux.

Кроме того, нейтронные генераторы на ВНТ, генерирующие короткие импульсы (≤1 мкс), не обеспечивают возможность проведения измерений во время нейтронного импульса, что существенно ограничивает их область применения в современной геофизике.In addition, VNT neutron generators generating short pulses (≤1 μs) do not provide the ability to take measurements during a neutron pulse, which significantly limits their scope in modern geophysics.

Известны ГНТ с ИИ на основе ячейки Пеннинга с термокатодом или холодным катодом, выполненные в виде герметичной металлостеклянной колбы, в которой расположены мишень, ионно-оптическая система, ИИ и генератор рабочего газа, одновременно служащий и газопоглотителем остаточных газов.Known GNTs with AI based on a Penning cell with a thermal cathode or cold cathode, made in the form of a sealed metal-glass flask in which a target, an ion-optical system, an AI and a working gas generator are located, which simultaneously serves as a residual gas getter.

Однако при работе трубок с ИИ Пеннинга с термокатодом из-за выделения катодом дополнительного тепла протекает процесс выделения остаточных газов (азота, кислорода, окислов углерода и азота, карбидов) из деталей нейтронной трубки. За счет разбавления рабочего газа остаточными газами снижается электрическая прочность трубки, уменьшается нейтронный поток за счет набивки мишени остаточными газами, уменьшается ресурс работы.However, when working with Penning AI tubes with a thermal cathode, due to the additional heat generated by the cathode, the process of releasing residual gases (nitrogen, oxygen, carbon oxides and nitrogen, carbides) from the details of the neutron tube proceeds. Due to dilution of the working gas with residual gases, the dielectric strength of the tube decreases, the neutron flux decreases due to the packing of the target with residual gases, and the service life is reduced.

Известна ГНТ с ИИ Пеннинга с термокатодом, содержащая термогазопоглотитель, выполненный в виде втулки из спеченного мелкозернистого порошка титана массой от 100 до 350 мг с встроенным термоподогревателем [Патент РФ 2372755]. Термогазопоглотитель в нагретом состоянии обеспечивает поглощение при температуре 700°С выделяемых при работе трубки остаточных газов, таких как кислород, азот, углекислый газ, окислы азота. Рабочие газы (дейтерий и тритий) при такой температуре не поглощаются. Техническим результатом известной ГНТ является снижение разбавления рабочего газа остаточными газами. Тем не менее, недостатком является невысокий нейтронный поток, который связан с относительно низкой генерацией ионов (5-10)% в газоразрядном ионном источнике Пеннинга.Known GNT with Penning AI with a thermal cathode, containing a thermogas absorber made in the form of a sleeve of sintered fine-grained titanium powder weighing from 100 to 350 mg with an integrated thermal heater [RF Patent 2372755]. In the heated state, the gas and gas absorber provides absorption at the temperature of 700 ° С of residual gases emitted during the tube operation, such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide, nitrogen oxides. Working gases (deuterium and tritium) are not absorbed at this temperature. The technical result of the known GNT is to reduce the dilution of the working gas with residual gases. However, the disadvantage is the low neutron flux, which is associated with a relatively low generation of ions (5-10)% in the Penning gas-discharge ion source.

Практически во всех ГНТ для обеспечения рабочего давления дейтерия (или смеси D+T) используется хранитель (накопитель) рабочего газа в виде цилиндра (таблетки) из изотопонасыщенного материала с встроенным нагревателем, например, в виде спирали. При нагревании спирали электрическим током происходит термодесорбция изотопа водорода и давление внутри трубки повышается от 10^-7 Торр (режим хранения) до рабочего ~10² Торр. Подобные устройства могут работать только в (квази)стационарном режиме.In almost all GST, to ensure the working pressure of deuterium (or a D + T mixture), a working gas keeper (accumulator) is used in the form of a cylinder (tablet) of isotopically saturated material with a built-in heater, for example, in the form of a spiral. When the spiral is heated by electric current, the hydrogen isotope is thermally desorbed and the pressure inside the tube rises from 10 ^-7 Torr (storage mode) to working ~ 10 ² Torr. Such devices can only work in (quasi) stationary mode.

Общими недостатками известных ГНТ с источником Пеннинга являются низкие эмиссионные свойства поверхности катода и низкая генерация ионов в ионном источнике.Common disadvantages of known GNTs with a Penning source are the low emission properties of the cathode surface and the low generation of ions in an ion source.

Известен ИИ для ГНТ, включающий газоразрядную камеру, анод и холодный катод, выполненный в виде плотной цилиндрической намотки из проводящей ленты или фольги, имеющей на поверхности слой с высоким коэффициентом вторичной электронной эмиссии (например, тонкий окисленной слой), причем торец катода расположен в газоразрядной камере источника ионов, а проводящая лента или фольга выполнены из алюминия [Патент РФ 2233505].Known AI for GNT, including a gas discharge chamber, anode and cold cathode, made in the form of a dense cylindrical winding of a conductive tape or foil having a layer with a high secondary electron emission coefficient (for example, a thin oxidized layer) on the surface, with the end of the cathode located in the gas discharge the ion source chamber, and the conductive tape or foil is made of aluminum [RF Patent 2233505].

В такой конструкции на рабочей поверхности катода всегда присутствуют окислы, обеспечивающие повышенную эмиссию электронов. При этом распыление окислов до чистого алюминия невозможно вследствие геометрии катода. Кроме того, в результате различия в скоростях распыления чистого алюминия и окисла на рабочей поверхности появляется сильная микронеоднородность, увеличивающая автоэлектронную эмиссию. В результате наличия на рабочей поверхности катода следов окислов и микронеоднородностей при длительной эксплуатации эффективность ионизации рабочего газа будет увеличена.In this design, oxides are always present on the working surface of the cathode, providing increased electron emission. In this case, the atomization of oxides to pure aluminum is impossible due to the geometry of the cathode. In addition, as a result of the difference in the sputtering rates of pure aluminum and oxide, a strong microinhomogeneity appears on the working surface, which increases field emission. As a result of the presence of traces of oxides and microinhomogeneities on the working surface of the cathode during long-term operation, the efficiency of ionization of the working gas will be increased.

В известных ГНТ с ИИ Пеннинга с холодным катодом эффективность ионизации рабочего газа зависит от величины коэффициента вторичной электронной эмиссии и величины автоэлектронной эмиссии на поверхности катода. Величина электронной эмиссии в значительной степени зависит от наличия на поверхности катода микровключений окислов металлов [Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов // М.: Атомиздат, 1972]. На поверхности свежих катодов, как правило, имеются пленки окислов. Однако эти пленки быстро распыляются в результате ионной бомбардировки катода. Быстро распыляются и микронеоднородности, являющиеся источником автоэлектронной эмиссии. По этой причине эффективность ИИ быстро уменьшается и стабилизируется на уровне, соответствующем чистой гладкой поверхности катода.In known GNTs with Penning AI with a cold cathode, the efficiency of ionization of the working gas depends on the magnitude of the secondary electron emission coefficient and the field emission on the cathode surface. The magnitude of electron emission largely depends on the presence of microinclusions of metal oxides on the surface of the cathode [Gabovich MD Physics and technology of plasma ion sources // M .: Atomizdat, 1972]. On the surface of fresh cathodes, as a rule, there are oxide films. However, these films are quickly atomized by ion bombardment of the cathode. Microinhomogeneities, which are a source of field emission, are also rapidly dispersed. For this reason, the efficiency of the AI rapidly decreases and stabilizes at a level corresponding to a clean smooth surface of the cathode.

Известен генератор нейтронов для проведения нейтронного каротажа, содержащий дейтериево-тритиевую газовую смесь, которая обеспечивает заданное отношение 2,45 МэВ и 14 МэВ нейтронов (от 10:1 до 2:1), так что генератор может функционировать, например, подобно AmBe изотопным нейтронным источникам, которые используют для определенных измерений, таких как пористость формации и др. (соленость, отклонения скважины и размер скважины) [Патент RU 2486546, 27.06.2013]. Однако недостатками генератора является необходимость производить калибровочные измерения перед каждым использованием и повышенная радиационная опасность в случае разгерметизации корпуса.Known neutron generator for neutron logging, containing a deuterium-tritium gas mixture, which provides a predetermined ratio of 2.45 MeV and 14 MeV neutrons (from 10: 1 to 2: 1), so that the generator can function, for example, like AmBe isotopic neutron sources that are used for certain measurements, such as formation porosity and others (salinity, well deviations and well size) [Patent RU 2486546, 06.27.2013]. However, the disadvantages of the generator are the need to make calibration measurements before each use and the increased radiation hazard in case of depressurization of the housing.

Техническим результатом изобретения являются устранение указанных недостатков известных нейтронных трубок (невысокие емкость дейтеро(тритие)содержащих элементов и управляемость параметров, недостаточный ресурс работы), увеличение степени ионизации рабочего газа и выхода нейтронов, снижение примесных ионов, а также возможность программирования параметров десорбции дейтерия и трития, что является эффективным способом контроля нейтронного выхода. Для режима работы УНТ на дейтерий-тритиевой смеси значительно возрастает уровень безопасности, т.к. изотопы водорода хранятся только в связанном состоянии.The technical result of the invention is the elimination of these disadvantages of known neutron tubes (low capacity of deutero (tritium) containing elements and controllability of parameters, insufficient working life), an increase in the degree of ionization of the working gas and neutron yield, reduction of impurity ions, and the possibility of programming the desorption parameters of deuterium and tritium , which is an effective way to control the neutron yield. For the operating mode of CNTs on deuterium-tritium mixture, the level of safety significantly increases, since hydrogen isotopes are stored only in a bound state.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Указанный результат достигается тем, что ИИ содержит импульсный вакуумно-дуговой источник плазмы, ячейку Пеннинга и источники дейтерия и трития в виде проводников из дейтеро(тритие)насыщенного гидридообразующего металла или сплава, совместное использование которых позволяет работу в режимах как ВНТ, так и ГНТ при увеличении эффективности работы в обоих режимах.This result is achieved by the fact that the AI contains a pulsed vacuum-arc plasma source, a Penning cell, and deuterium and tritium sources in the form of conductors made of deutero (tritium) saturated hydride-forming metal or alloy, the joint use of which allows operation in both BHT and GHT modes increase work efficiency in both modes.

Использование в ИИ комбинированного электрического разряда (импульсный вакуумно-дуговой отражательный разряд в ячейке Пеннинга) позволяет обеспечить существенное (до 10 раз) повышение эффективности ионизации в ИИ (что особенно важно для режима ГНТ) и, соответственно, увеличить поток ионов на мишень и выход нейтронов.The use of a combined electric discharge in a pulsed radiation (pulsed vacuum-arc reflective discharge in a Penning cell) allows a significant (up to 10-fold) increase in the ionization efficiency in a pulsed radiation (which is especially important for the GNT regime) and, accordingly, an increase in the ion flux to the target and neutron yield .

Для режима ВНТ критическим является разделение в ИИ функций термодесорбции рабочего газа и его ионизации. Причем функция термодесобции выполняется специальными независимыми термоэлектрическими инжекторами изотопов водорода на основе изотопонасыщенных элементов в виде проводника или тонкослойного покрытия на проводнике с большим омическим сопротивлением, а не термодесорбцией из электродов ИИ, которая слабо поддается контролю, нестабильна от импульса к импульсу и связана со значительной эрозией электродов. Выделение дейтерия и/или трития осуществляется термодесорбцией при непосредственном нагреве проводника импульсами электрического тока в импульсно-периодическом или стационарном режимах. При этом выбор последовательности импульсов электротермической десорбции и разрядного тока в ИИ и интервала времени между ними дает возможность выбора режимов работы нейтронной трубки: при задержке газового импульса относительно разрядного тока - режим ВНТ, при обратной задержке - режим ГНТ (импульсный, или стационарный). В зависимости от требований к количеству и скорости выделения десорбируемого в импульсе изотопа водорода выбираются гидридообразующий металл (или сплав), тип проводника (проволока или фольга), а также его форма (линейный проводник, спираль Архимеда, цилиндрическая спираль) и масса.For the BHT mode, the separation of the functions of thermal desorption of the working gas and its ionization in the AI is critical. Moreover, the function of thermal desorption is performed by special independent thermoelectric injectors of hydrogen isotopes based on isotopically saturated elements in the form of a conductor or a thin layer coating on a conductor with high ohmic resistance, rather than thermal desorption from AI electrodes, which is poorly controlled, unstable from pulse to pulse and is associated with significant erosion of the electrodes . The selection of deuterium and / or tritium is carried out by thermal desorption during direct heating of the conductor by pulses of electric current in a pulse-periodic or stationary modes. In this case, the choice of the sequence of pulses of electrothermal desorption and the discharge current in the AI and the time interval between them makes it possible to select the operating modes of the neutron tube: when the gas pulse is delayed relative to the discharge current, the BHT mode, and when the delay is inverse, the GNT mode (pulsed or stationary). Depending on the requirements for the quantity and rate of evolution of the hydrogen isotope desorbed in the pulse, the hydride-forming metal (or alloy), the type of conductor (wire or foil), as well as its shape (linear conductor, Archimedes spiral, cylindrical spiral) and mass are selected.

Однако гораздо эффективнее использование дейтеро(тритие)выделяющего элемента в виде тонкослойного покрытия из дейтеро(тритие)насыщенного гидридообразующего металла или сплава на проводнике из металла или сплава с большим (≥0,28 Ом·мм²·м^-1) омическим сопротивлением (нихром, фехраль и т.п.). Меньшая энергия связи изотопов водорода в тонкослойном покрытии (по сравнению с монолитом) приводит к более легкому его высвобождению, что снижает температуру, при которой будет происходить процесс десорбции водорода. При этом имеется возможность повышения степени насыщения (Ti, Zr и т.п.) до атомного отношения ~2 и более (против 0,6-0,8 для монолитных материалов), что снижает габариты изотоповыделяющих элементов при увеличении выхода дейтерия и/или трития за импульс и способствует увеличению выхода нейтронов в УНТ.However, it is much more efficient to use a deutero (tritium) emitting element in the form of a thin layer coating of deutero (tritium) a saturated hydride-forming metal or alloy on a metal or alloy conductor with a large (≥0.28 Ohm · mm ² · m ^-1 ) ohmic resistance (nichrome , fechral, etc.). The lower binding energy of hydrogen isotopes in a thin-layer coating (compared with a monolith) leads to its easier release, which reduces the temperature at which the process of hydrogen desorption will occur. At the same time, it is possible to increase the degree of saturation (Ti, Zr, etc.) to an atomic ratio of ~ 2 or more (against 0.6-0.8 for monolithic materials), which reduces the dimensions of the isotopic elements with increasing yield of deuterium and / or tritium per pulse and contributes to an increase in the neutron yield in CNTs.

Кроме того, возможность программирования параметров десорбции дейтерия и трития является эффективным способом контроля нейтронного выхода. При этом параметры газонапуска могут программируемым образом меняться от импульса к импульсу (в том числе соотношение дейтерия и трития в рабочей смеси).In addition, the ability to program the desorption parameters of deuterium and tritium is an effective way to control the neutron yield. In this case, the gas inlet parameters can be programmed to change from pulse to pulse (including the ratio of deuterium to tritium in the working mixture).

Для режима работы УНТ на дейтерий-тритиевой смеси значительно возрастает уровень безопасности, т.к. изотопы водорода хранятся только в связанном состоянии.For the operating mode of CNTs on deuterium-tritium mixture, the level of safety significantly increases, since hydrogen isotopes are stored only in a bound state.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Представленные графические материалы приведены исключительно в иллюстративных целях и не являются ограничивающими. Следует отметить, что чертежи, иллюстрирующие устройство согласно изобретению, приведены для ясности без соблюдения масштаба и пропорций.The presented graphic materials are for illustrative purposes only and are not limiting. It should be noted that the drawings illustrating the device according to the invention are shown for clarity without observing the scale and proportions.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема универсальной нейтронной трубки (УНТ) с ИИ на основе комбинированного разряда (вакуумно-дуговой отражательный разряд в ячейке Пеннинга), где 1 - поджигающий электрод вакуумно-дугового источника плазмы, 2 - межэлектродный изолятор, 3 - катод ячейки Пеннинга и вакуумно-дугового источника плазмы, 4 - антикатод ячейки Пеннинга с отверстием для выхода ионов в ионнооптическую систему, 5 - анод ячейки Пеннинга, 6 - магнитный соленоид ячейки Пеннинга, 7 - керамический корпус инжектора, 8 - цилиндрический дейтеронасыщенный элемент электротермического инжектора дейтерия, 9 - цилиндрические токовые контакты инжектора дейтерия, 10 - цилиндрический элемент электротермического инжектора трития, 11 - цилиндрические токовые контакты инжектора трития, 12 - каналы газонапуска, 13 - герметизированные токовводы, 14 - мишень нейтронной трубки.In FIG. 1 is a schematic diagram of a universal neutron tube (CNT) with an AI based on a combined discharge (vacuum-arc reflective discharge in a Penning cell), where 1 is an ignition electrode of a vacuum-arc plasma source, 2 is an interelectrode insulator, 3 is a cathode of a Penning cell and vacuum -arc plasma source, 4 - the cathode of the Penning cell with an opening for the exit of ions into the ion-optical system, 5 - the anode of the Penning cell, 6 - the magnetic solenoid of the Penning cell, 7 - ceramic injector body, 8 - cylindrical deutero th element of electrothermal injector deuterium, 9 - cylindrical current contacts deuterium injector 10 - Cylindrical element electrothermal injector tritium, 11 - cylinder injector current contacts tritium, 12 - gazonapuska channels 13 - encapsulated current leads 14 - target neutron tube.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство работает следующим образом. Включается источник питания магнитного соленоида для инициации аксиального магнитного поля (0,1÷0,01 Т) в ячейке Пеннинга ИИ. Подаются высоковольтные импульсы на электрод поджига вакуумно-дугового источника и анод ячейки Пеннинга, а также низковольтные импульсы на катод вакуумно-дугового источника и дейтеро(тритие)выделяющий элемент. Для формирования импульсов с крутым фронтом индуктивность электрического контура питания дейтеро(тритие)выделяющего элемента должна быть минимизирована.The device operates as follows. The magnetic solenoid power source is turned on to initiate the axial magnetic field (0.1 ÷ 0.01 T) in the AI Penning cell. High-voltage pulses are applied to the ignition electrode of the vacuum-arc source and the anode of the Penning cell, as well as low-voltage pulses to the cathode of the vacuum-arc source and deutero (tritium) emitting element. To generate pulses with a steep front, the inductance of the electrical power circuit of the deutero (tritium) of the emitting element should be minimized.

В режиме работы ВНТ импульс вакуумно-дугового разряда производит генерацию и инжекцию в ячейку Пеннинга мощного потока электронов, которые инициируют и поддерживают в ней несамостоятельный разряд при генерации и инжекции в ячейку Пеннинга изотопов водорода из дейтеро(тритие)выделяющего элемента. В инициированном таким образом несамостоятельном разряде осуществляется эффективная ионизация изотопов водорода, что дает возможность работы при низких давлениях, в условиях, когда самостоятельный разряд в среде изотопов водорода в ячейке Пеннинга не развивается. Эта возможность обеспечивается за счет потока электронов из вакуумно-дугового разряда, который значительно превышает количество электронов, образующихся при развитии самостоятельного газового разряда в среде изотопов водорода. Возможность работы при низких давлениях приводит к увеличению электрической прочности нейтронной трубки.In the VNT operation mode, a vacuum-arc discharge pulse generates and injects a powerful electron stream into the Penning cell, which initiates and maintains a non-self-sustaining discharge in it during the generation and injection of hydrogen isotopes from the deutero (tritium) emitting element into the Penning cell. In the non-self-sustaining discharge initiated in this way, effective ionization of hydrogen isotopes is carried out, which makes it possible to work at low pressures, under conditions when an independent discharge in the medium of hydrogen isotopes in the Penning cell does not develop. This possibility is ensured by the flow of electrons from a vacuum-arc discharge, which significantly exceeds the number of electrons generated during the development of an independent gas discharge in a medium of hydrogen isotopes. The ability to work at low pressures leads to an increase in the dielectric strength of the neutron tube.

В режиме работы ГНТ система импульсного дейтеро(тритие)выделения обеспечивает возрастание давления в трубке от ~10^-7 Торр до рабочего (~10^-2 Торр). В этих условиях в ячейке Пеннинга между катодом и анодом в скрещенных радиальном электрическом и аксиальном магнитном полях развивается самостоятельный высоковольтный разряд, в котором осуществляется ионизация изотопов водорода. Дополнительная инжекция электронов из вакуумно-дугового источника приводит к значительному увеличению степени ионизации изотопов водорода в самостоятельном разряде, увеличению плотности ионного тока и, в конечном итоге, к увеличению нейтронного выхода.In the GNT operation mode, the pulsed deutero (tritium) separation system provides an increase in pressure in the tube from ~ 10 ^-7 Torr to working (~ 10 ^-2 Torr). Under these conditions, an independent high-voltage discharge develops in the Penning cell between the cathode and anode in crossed radial electric and axial magnetic fields, in which ionization of hydrogen isotopes takes place. Additional injection of electrons from a vacuum-arc source leads to a significant increase in the degree of ionization of hydrogen isotopes in a self-sustained discharge, an increase in the ion current density, and, ultimately, an increase in the neutron yield.

В обоих рабочих режимах (ВНТ и ГНТ) на мишень прикладывается относительно корпуса отрицательное напряжение (например, -100 кВ). Ионы рабочего газа (изотопы водорода) через отверстие в антикатоде поступают в ускорительно-фокусирующий тракт и попадают на мишень, насыщенную тритием, где происходят ядерные реакции с генерацией нейтронов.In both operating modes (BHT and GNT), a negative voltage (for example, -100 kV) is applied to the target relative to the body. Ions of the working gas (hydrogen isotopes) through the hole in the anticathode enter the accelerating focusing path and fall on the target saturated with tritium, where nuclear reactions with neutron generation take place.

На основании данных о количестве и скорости выделения десорбируемого в импульсе дейтерия (трития) оценивается требуемая масса и размеры дейтеро(тритие)выделяющего элемента.Based on the data on the amount and rate of release of deuterium (tritium) desorbed in the pulse, the required mass and size of the deutero (tritium) of the emitting element are estimated.

Так, для масштабов ВНТ при ресурсе работы ~10⁸ импульсов и расходе дейтерия ~10¹² атомов дейтерия за импульс дейтеронасыщенный материал (например, TiD_x) должен содержать ~10²⁰ атомов дейтерия, что при степени насыщения x≈1 дейтерида титана дает оценку величины массы m_Ti~0,16 г. Этому условию удовлетворяют, например, размеры Ti фольги толщиной 50 мкм: 40×15 мм². Дейтерирование фольги может осуществляться, например, методом Сиверта [Кудияров В.Н. и др., Особенности распределения водорода в титане ВТ1-0 в зависимости от способа насыщения: электролитическим способом и методом Сиверта // Альтернативная энергетика и экология, 2012, №11 (115), с. 10-15].For example, for BHC scales with an operating resource of ~ 10 ⁸ pulses and a deuterium consumption of ~ 10 ¹² deuterium atoms per pulse, a deutero-saturated material (for example, TiD _x ) should contain ~ 10 ²⁰ deuterium atoms, which gives an estimate of the degree of saturation x≈1 of titanium deuteride mass m _Ti ~ 0.16 g. This condition is satisfied, for example, by the size of a Ti foil with a thickness of 50 μm: 40 × 15 mm ² . The deuteration of the foil can be carried out, for example, by the Sivert method [Kudiyarov V.N. et al., Peculiarities of the distribution of hydrogen in VT1-0 titanium depending on the saturation method: electrolytic method and Sivert method // Alternative Energy and Ecology, 2012, No. 11 (115), p. 10-15].

Для достижения температуры десорбции дейтерия из титана Т_десорб~600°С необходимо ввести энергию W≈600 Дж/г, что для выбранных параметров Ti фольги дает величину ~100 Дж. При длительности омического нагрева Ti фольги τ_и=50 мс величина импульса тока составляет I_десорб~150 А (использованная величина удельного сопротивления ρ_Ti=1,5·10^-6 Ом·м учитывает влияние дейтерирования Ti).To achieve deuterium desorption temperature of titanium _desorption T ~ 600 ° C is necessary to introduce energy W≈600 J / g, for selected parameters Ti foil gives a value of 100 J ~. If the duration Ti foil ohmic heating _and τ = 50 ms current pulse value is I _desorb ~ 150 A (used resistivity ρ _Ti = 1.5 · 10 ^-6 Ohm · m takes into account the effect of Ti deuteration).

Аналогичные оценки делаются для проволочного выполнения изотоповыделяющего элемента ИИ.Similar estimates are made for the wire-wise implementation of the isotope-emitting element of AI.

Форма фольги зависит от производительности инжектора: для компактных нейтронных источников типа нейтронной трубки это может быть цилиндр, для больших - компактная форма, например, в виде спирали Архимеда с шагом, обеспечивающим зазор между соседними витками, или цилиндрической спирали для проволочного варианта изотоповыделяющего элемента.The shape of the foil depends on the performance of the injector: for compact neutron sources such as a neutron tube, it can be a cylinder, for large - a compact form, for example, in the form of an Archimedes spiral with a step providing a gap between adjacent turns, or a cylindrical spiral for a wire version of an isotope-emitting element.

Однако значительно эффективнее использование в качестве дейтеро(тритие)выделяющего элемента тонкого (10÷20 мкм) слоя дейтеро(тритие)насыщенного гидридообразующего металла или сплава, нанесенного на поверхность проводника из металла или сплава с большим (≥0,28 Ом·мм²·м^-1) омическим сопротивлением (нихром, фехраль и т.п.). Меньшая энергия связи изотопов водорода в тонкослойном покрытии (по сравнению с монолитом) приводит к более легкому его высвобождению, что снижает температуру, при которой будет происходить процесс десорбции водорода [Lisowski W. et al. Decomposition of thin titanium deuteride films; thermal desorption kinetics studies combined with microstructure analysis // Appl. Surface Science, 2008, 254 (9), p. 2629-2637]. При этом имеется возможность повышения степени насыщения (Ti, Zr и т.п.) до атомного отношения ~2 и более (против 0,6-0,8 для монолитных материалов) [Tal-Gutelmacher Е. et al., The effect of residual hydrogen on hydrogenation behaviour of Ti thin film // Scripta Materialia, 62 (2010), p. 709-712], что снижает габариты дейтеро(тритие)выделяющего элемента при увеличении выхода дейтерия и/или за импульс и способствует увеличению выхода нейтронов в УНТ.However, it is much more efficient to use a thin (10–20 μm) layer of deutero (tritium) as a deutero (tritium) precipitating element of a saturated hydride-forming metal or alloy deposited on the surface of a metal or alloy conductor with a large (≥0.28 Ohm · mm ² · m ^-1) ohmic resistance (nichrome, fechral etc.). The lower binding energy of hydrogen isotopes in a thin-layer coating (compared to a monolith) leads to its easier release, which reduces the temperature at which the process of hydrogen desorption will occur [Lisowski W. et al. Decomposition of thin titanium deuteride films; thermal desorption kinetics studies combined with microstructure analysis // Appl. Surface Science, 2008, 254 (9), p. 2629-2637]. Moreover, it is possible to increase the degree of saturation (Ti, Zr, etc.) to an atomic ratio of ~ 2 or more (against 0.6-0.8 for monolithic materials) [Tal-Gutelmacher E. et al., The effect of residual hydrogen on hydrogenation behavior of Ti thin film // Scripta Materialia, 62 (2010), p. 709-712], which reduces the dimensions of the deutero (tritium) of the emitting element with an increase in the yield of deuterium and / or per pulse and contributes to an increase in the neutron yield in CNTs.

Кроме того, в этом случае снимаются ограничения в выборе дейтеро(тритие)насыщенного гидридообразующего металла или сплава, обусловленные требованиями к достаточному электрическому сопротивлению последнего для его эффективного омического нагрева. Так, в качестве материала покрытия целесообразно использование гидрида алюминия AlH₃, который обладает высоким массовым содержанием изотопов водорода (~10%), низкой температурой десорбции (~200°С) и небольшой энергией разложения (~240 Дж/г против 600 Дж/г для гидрида Ti).In addition, in this case, the restrictions on the choice of deutero (tritium) of a saturated hydride-forming metal or alloy are removed due to the requirements for sufficient electrical resistance of the latter for its effective ohmic heating. So, it is advisable to use aluminum hydride AlH ₃ as the coating material, which has a high mass content of hydrogen isotopes (~ 10%), low desorption temperature (~ 200 ° С) and low decomposition energy (~ 240 J / g versus 600 J / g for Ti hydride).

Для исключения шунтирования тока сопротивлением покрытия последнее имеет разрывы в направлении, перпендикулярном протеканию тока в подложке. Количество, форма и размеры разрывов задаются соответствующими параметрами экранов на напыляемой поверхности в процессе осаждения дейтеро(тритие)содержащего покрытия.To exclude current shunting by the resistance of the coating, the latter has discontinuities in the direction perpendicular to the flow of current in the substrate. The number, shape and size of the gaps are set by the appropriate parameters of the screens on the sprayed surface during the deposition of deutero (tritium) containing coatings.

Для предотвращения нежелательной диффузии изотопов водорода в подложку (фольга или проволока из материалов и сплавов с большим сопротивлением) на последнюю может быть предварительно нанесен водородный диффузионный барьер в виде тонкопленочного покрытия, в качестве которого используется по крайней мере один материал из группы, включающей: нитриды металлов, оксиды металлов, алюминий, вольфрам, молибден, тантал, хром, ниобий.To prevent unwanted diffusion of hydrogen isotopes into the substrate (foil or wire of materials and alloys with high resistance), the latter can be preliminarily coated with a hydrogen diffusion barrier in the form of a thin film coating, which is used as at least one material from the group consisting of: metal nitrides , metal oxides, aluminum, tungsten, molybdenum, tantalum, chromium, niobium.

Дейтеро(тритие)сорбирующее покрытие, а также водородный диффузионный барьер и различные добавки для вариации температуры десорбции наносятся с помощью источников плазмы (например, магнетронных) в атмосфере изотопов водорода или изотопосодержащих газов, и/или рабочих газов (кислород, азот и пр.). Эффективность плазменного насыщения изотопами водорода позволяет более чем в два раза превышать значения насыщенности при использовании метода Сиверта при повышенных давлении дейтерия и температуре [Никитенков Н.Н. и др. Исследование особенностей поглощения водорода сталью при электролитическом, плазменном и высокотемпературном под давлением способах насыщения // Известия Томского Политехнического Университета (2011), т. 318, №2, с. 97-100].A deutero (tritium) sorbent coating, as well as a hydrogen diffusion barrier and various additives for varying the desorption temperature, are applied using plasma sources (e.g. magnetron) in the atmosphere of hydrogen isotopes or isotope-containing gases and / or working gases (oxygen, nitrogen, etc.) . The efficiency of plasma saturation with hydrogen isotopes allows more than two times the saturation value when using the Sievert method at elevated deuterium pressure and temperature [Nikitenkov N.N. et al. Investigation of the features of hydrogen absorption by steel during electrolytic, plasma, and high-pressure methods of saturation // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University (2011), v. 318, No. 2, p. 97-100].

Положительными эффектами использования подобной универсальной нейтронной трубки является существенное (до 10 раз) повышение эффективности ионизации в ИИ, и, следовательно, потока ионов на мишень, результирующееся в увеличении выхода нейтронов, а также повышенная радиационная безопасность. При работе в режиме дейтеро-тритиевой смеси возможно программированное изменение соотношения количества выделяемых в разрядную камеру изотопов водорода от импульса к импульсу, что расширяет возможности каротажных и др. исследований. Кроме того, в режиме активации только тритиевыделяющего элемента поток ионов трития может быть использован для программируемой "набивки" тритием нейтронообразующей мишени, что предоставляет дополнительные возможности для оптимизации параметров нейтронного выхода и ресурса работы трубки.The positive effects of using such a universal neutron tube is a significant (up to 10 times) increase in the ionization efficiency in the AI, and, consequently, the ion flux to the target, resulting in an increase in the neutron yield, as well as increased radiation safety. When operating in the deuterium-tritium mixture mode, a programmed change in the ratio of the amount of hydrogen isotopes released into the discharge chamber from pulse to pulse is possible, which expands the possibilities of logging and other studies. In addition, in the activation mode of only the tritium-emitting element, the flux of tritium ions can be used for programmable tritium packing of a neutron-forming target, which provides additional opportunities for optimizing the parameters of the neutron yield and tube life.

Предложенный вариант использования импульсного электротермического инжектора рабочего газа (дейтерия, смеси дейтерия и трития, и др.) для нейтронных трубок не является единственно возможным и может быть использован в разнообразных импульсных электроразрядных устройствах, например, для генерации ионизирующих излучений.The proposed use of a pulsed electrothermal injector of a working gas (deuterium, a mixture of deuterium and tritium, etc.) for neutron tubes is not the only possible one and can be used in a variety of pulsed electric-discharge devices, for example, to generate ionizing radiation.

Claims

1. Универсальная нейтронная трубка, выполненная в виде герметичного корпуса, в котором расположены мишень, ионно-оптическая система, генератор изотопов водорода, вакуумно-дуговой источник плазмы и ячейка типа Пеннинга, характеризующаяся тем, что вакуумно-дуговой источник плазмы объединен с ячейкой Пеннинга в единую систему ионизации, а генератор изотопов водорода выполнен в виде проводника из дейтеронасыщенного гидридообразующего металла или сплава, выделение дейтерия в котором осуществляется термодесорбцией при непосредственном нагреве проводника импульсами электрического тока в частотно-периодическом режиме, при этом последовательность импульсов электротермической десорбции и разрядного тока в ионном источнике и интервал времени между ними регулируется: при задержке газового импульса относительно разрядного тока реализуется режим вакуумной нейтронной трубки, при обратной задержке - режим газонаполненной нейтронной трубки.1. A universal neutron tube made in the form of a sealed enclosure in which a target, an ion-optical system, a hydrogen isotope generator, a vacuum-arc plasma source and a Penning type cell are located, characterized in that the vacuum-arc plasma source is combined with a Penning cell in a single ionization system, and the hydrogen isotope generator is made in the form of a conductor of a deutero-saturated hydride-forming metal or alloy, in which the deuterium is released by thermal desorption at direct the conductor roars with electric current pulses in a frequency-periodic mode, while the sequence of electrothermal desorption pulses and the discharge current in the ion source and the time interval between them are regulated: when the gas pulse is delayed relative to the discharge current, the vacuum neutron tube mode is implemented, with the reverse delay, the gas-filled neutron mode tube.

2. Нейтронная трубка по п. 1, характеризующаяся тем, что содержит второй генератор изотопов водорода, выполненный в виде проводника из тритиенасыщенного гидридообразующего металла или сплава, а выделение трития осуществляется термодесорбцией при непосредственном нагреве проводника импульсами электрического тока в частотно-периодическом режиме от независимого источника тока.2. The neutron tube according to claim 1, characterized in that it contains a second hydrogen isotope generator made in the form of a conductor of a tritium-saturated hydride-forming metal or alloy, and tritium is released by thermal desorption when the conductor is directly heated by electric current pulses in a frequency-periodic mode from an independent source current.

3. Нейтронная трубка по п. 2, характеризующаяся тем, что генераторы изотопов водорода выполнены в виде тонкослойных покрытий из дейтеронасыщенного и/или тритиенасыщенного гидридообразующего металла или сплава, нанесенных на поверхность проводников из металла или сплава с большим (≥0,28 Ом·мм²·м^-1) омическим сопротивлением.3. The neutron tube according to claim 2, characterized in that the hydrogen isotope generators are made in the form of thin-layer coatings of deuterosaturated and / or tri-saturated hydride-forming metal or alloy deposited on the surface of conductors of a metal or alloy with a large (≥0.28 Ohm · mm ² · m ^-1 ) ohmic resistance.

4. Нейтронная трубка по п. 3, характеризующаяся тем, что величина прикладываемого к изотоповыделяющему элементу напряжения недостаточна для электрического пробоя вблизи поверхности элемента в среде выделяющегося изотопа.4. The neutron tube according to claim 3, characterized in that the magnitude of the voltage applied to the isotope-emitting element is insufficient for electrical breakdown near the element's surface in the medium of the emitted isotope.

5. Нейтронная трубка по п. 3, характеризующаяся тем, что в качестве проводника используется фольга.5. The neutron tube according to claim 3, characterized in that foil is used as a conductor.

6. Нейтронная трубка по п. 5, характеризующаяся тем, что фольга имеет форму цилиндра на трубчатом изоляторе.6. The neutron tube according to claim 5, characterized in that the foil has the shape of a cylinder on a tubular insulator.

7. Нейтронная трубка по п. 5, характеризующаяся тем, что фольга имеет форму спирали Архимеда с шагом, достаточным для образования зазора между соседними витками.7. The neutron tube according to claim 5, characterized in that the foil has the shape of an Archimedes spiral with a step sufficient to form a gap between adjacent turns.

8. Нейтронная трубка по пп. 5-7, характеризующаяся тем, что покрытие имеет разрыв(ы) в направлении, перпендикулярном направлению электрического тока в подложке с большим (≥0,28 Ом·мм²·м^-1) омическим сопротивлением.8. The neutron tube in paragraphs. 5-7, characterized in that the coating has a gap (s) in the direction perpendicular to the direction of the electric current in the substrate with a large (≥0.28 Ohm · mm ² · m ^-1 ) ohmic resistance.

9. Нейтронная трубка по п. 8, характеризующаяся тем, что на поверхность проводника предварительно нанесен водородный диффузионный барьер в виде тонкослойного покрытия, в качестве которого использован по крайней мере один материал из группы, включающей нитриды металлов, оксиды металлов, алюминий, вольфрам, молибден, тантал, хром, ниобий. 9. The neutron tube according to claim 8, characterized in that the surface of the conductor is pre-deposited with a hydrogen diffusion barrier in the form of a thin layer coating, which is used as at least one material from the group comprising metal nitrides, metal oxides, aluminum, tungsten, molybdenum , tantalum, chrome, niobium.