RU893114C - Neutron pulse generator - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике генерации нейтронов с помощью пучков ускоренных заряженных частиц и может быть использовано при разработке генераторов нейтронного и рентгеновского излучателей. The invention relates to techniques for generating neutrons using beams of accelerated charged particles and can be used in the development of generators of neutron and x-ray emitters.

Известно устройство, содержащее термочувствительные датчики, выполненные на ферромагнитных сердечниках с определенной точкой Кюри. A device is known comprising thermosensitive sensors made on ferromagnetic cores with a specific Curie point.

При повышении температуры сердечника выше точки Кюри, датчик дает сигнал остановки работы источника тепловой мощности, обеспечивая тем самым защиту всей установки от перегрева. When the core temperature rises above the Curie point, the sensor gives a stop signal for the heat source, thereby protecting the entire installation from overheating.

Недостатком известного устройства является то, что при использовании его для защиты от перегрева генератора нейтронов, принципиальная схема последнего усложняется, и увеличиваются габариты генератора. Это исключает возможность использования известного устройства в портативных нейтронных генераторах. A disadvantage of the known device is that when used to protect the neutron generator from overheating, the circuit diagram of the latter is complicated, and the dimensions of the generator are increased. This eliminates the possibility of using the known device in portable neutron generators.

Прототипом изобретения является импульсный генератор нейтронов, содержащий ускорительную трубку с анодным электродом и мишенью, высоковольтную импульсную схему питания, выход которой подключен к ускорительной трубке, а вход - к выходу трансформатора запуска, содержащего сердечник из ферромагнитного материала с расположенными на нем двумя обмотками. The prototype of the invention is a pulsed neutron generator containing an accelerator tube with an anode electrode and a target, a high-voltage pulse power supply circuit, the output of which is connected to the accelerator tube, and the input to the output of the start transformer containing a core of ferromagnetic material with two windings located on it.

Генератор выполнен в герметичном металлическом корпусе, содержащем нейтронную трубку с элементами схемы ее питания. Схема питания включает формирователь импульса ускоряющего напряжения на мишень трубки, состоящий из высоковольтного трансформатора, накопительного конденсатора и коммутатора, а также элементы питания источника ионов. The generator is made in an airtight metal case containing a neutron tube with elements of its power circuit. The power circuit includes an accelerating voltage pulse shaper to the target of the tube, consisting of a high-voltage transformer, a storage capacitor and a switch, as well as an ion source power supply.

Импульс запуска схемы питания трубки подается от трансформатора, находящегося за пределами герметичного корпуса генератора нейтронов, залитого жидким диэлектриком. Сердечник трансформатора выполнен из ферромагнитного материала с высокой точкой Кюри. The start pulse of the tube power circuit is supplied from a transformer located outside the sealed case of a neutron generator, filled with a liquid dielectric. The transformer core is made of ferromagnetic material with a high Curie point.

Недостатком известного устройства является малый срок службы, что обусловлено отсутствием автоматической защиты от перегрева. A disadvantage of the known device is its short life, due to the lack of automatic protection against overheating.

Целью изобретения является увеличение срока службы генератора путем защиты его от перегрева. The aim of the invention is to increase the service life of the generator by protecting it from overheating.

Цель достигается тем, что в импульсном генераторе нейтронов, содержащем ускорительную трубку с анодным электродом и мишенью, высоковольтную импульсную схему питания, выход которой подключен к ускорительной трубке, а вход - к выходу трансформатора запуска, содержащему сердечник из ферромагнитного материала с расположенными на нем двумя обмотками, сердечник трансформатора запуска закреплен на анодном электроде с обеспечением теплового контакта с последним, две обмотки трансформатора запуска разнесены друг относительно друга по длине сердечника, при этом в качестве ферромагнитного материала сердечника выбран материал, точка Кюри которого равна предельно допустимой температуре нагрева анодного электрода. The goal is achieved in that in a pulsed neutron generator containing an accelerating tube with an anode electrode and a target, a high-voltage pulsed power supply circuit, the output of which is connected to the accelerating tube, and the input to the output of the start transformer containing a core made of ferromagnetic material with two windings located on it , the core of the starting transformer is fixed to the anode electrode to provide thermal contact with the latter, the two windings of the starting transformer are spaced relative to each other along the length c core, while the material chosen as the ferromagnetic material of the core is the Curie point of which is equal to the maximum allowable heating temperature of the anode electrode.

На фиг. 1 изображен генератор в продольном сечении; на фиг. 2 - его поперечное сечение; на фиг. 3 - электрическая схема генератора. In FIG. 1 shows a generator in longitudinal section; in FIG. 2 - its cross section; in FIG. 3 - electrical diagram of the generator.

Генератор содержит металлический герметичный корпус 1, залитый диэлектрической жидкостью, внутри которой размещены ускорительная нейтронная трубка 2 со схемой питания, включающей формирователь импульса ускоряемого напряжения, содержащий высоковольтный трансформатор 3, коммутатор 4 и накопительный конденсатор 5, элементы схемы 6 ионного источника трубки, трансформатор 7 запуска схемы питания трубки с кольцевым сердечником 8 из ферромагнитного материала, размещенным непосредственно на анодном электроде 9 нейтронной трубки. Сердечник закреплен на анодном электроде трубки при помощи металлической обоймы 10, имеющей высокую теплопроводность. Первичная 11 и вторичная 12 обмотки расположены одна напротив другой для исключения влияния взаимоиндукции при потере магнитных свойств сердечника. The generator contains a metal sealed housing 1, filled with a dielectric fluid, inside which an accelerating neutron tube 2 is placed with a power circuit including an accelerated voltage pulse generator containing a high-voltage transformer 3, switch 4 and storage capacitor 5, circuit elements 6 of the ion source of the tube, start transformer 7 power supply circuit of the tube with an annular core 8 of ferromagnetic material placed directly on the anode electrode 9 of the neutron tube. The core is fixed to the anode electrode of the tube using a metal sleeve 10 having high thermal conductivity. The primary 11 and secondary 12 windings are located one opposite the other to exclude the influence of mutual induction in case of loss of magnetic properties of the core.

Генератор работает следующим образом. The generator operates as follows.

Заряженный от внешнего источника питания конденсатор 5 при подаче импульса запуска, формируемого трансформатором 7 на управляющем электроде коммутатора 4, разряжается на первичную обмотку трансформатора 3, при этом на его вторичной обмотке формируется импульс ускоряющего напряжения до 150 кВ, который подается на мишень ускорительной нейтронной трубки 2. Одновременно срабатывает ионный источник при помощи схемы 6. Ионы дейтерия, ускоренные электрическим полем, бомбардируют мишень трубки, где, в результате ядерной реакции, образуются нейтроны. A capacitor 5 charged from an external power source when a start pulse is generated by the transformer 7 on the control electrode of the switch 4 is discharged to the primary winding of the transformer 3, while an accelerating voltage pulse of up to 150 kV is generated on its secondary winding, which is supplied to the target of the accelerating neutron tube 2 At the same time, an ion source is triggered using scheme 6. Deuterium ions accelerated by an electric field bombard the target of the tube, where, as a result of a nuclear reaction, neutrons are formed us.

В случае длительной работы генератора на повышенных частотах следования импульсов, а также при работе в условиях повышенных температур происходит разогрев ионного источника, а вместе с ним анодного электрода 9 и сердечника 8 трансформатора 7 запуска схемы питания трубки. In the case of prolonged operation of the generator at elevated pulse repetition frequencies, as well as when operating at elevated temperatures, the ion source is heated, and with it the anode electrode 9 and the core 8 of the transformer 7 of the tube power supply start circuit.

Когда температура сердечника ниже точки Кюри, амплитуда импульса запуска, формируемая на вторичной обмотке 12, достаточна для срабатывания генератора, так как в этом случае сердечник обеспечивает хорошую магнитную связь между обмотками. При достижении или превышении температуры сердечника точки Кюри он теряет свои магнитные свойства, связь между обмотками резко ухудшается, амплитуда импульса запуска практически падает до нуля и генератор автоматически отключается. После нормализации температуры генератор продолжает работать в заданном режиме. Таким образом, трансформатор запуска схемы питания трубки помимо основного своего назначения осуществляет функции устройства защиты генератора от перегрева. When the core temperature is below the Curie point, the amplitude of the start pulse generated on the secondary winding 12 is sufficient for the generator to operate, since in this case the core provides good magnetic coupling between the windings. When the core temperature reaches or exceeds the Curie point, it loses its magnetic properties, the connection between the windings deteriorates sharply, the amplitude of the start pulse practically drops to zero, and the generator automatically turns off. After normalizing the temperature, the generator continues to work in the set mode. Thus, in addition to its main purpose, the tube start-up circuit of the tube supply circuit performs the functions of a device for protecting the generator from overheating.

Температура точки Кюри магнитного материала сердечника может быть выбрана любой в зависимости от назначения генератора. Например, для нейтронных генераторов, предназначенных для работы в условиях повышенных температур и использующих в качестве изоляции кремнеорганическую жидкость типа "Сополимер", сердечник может быть выполнен из сплава CrO₂, имеющего температуру точки Кюри 120^оС.The temperature of the Curie point of the magnetic material of the core can be chosen any depending on the purpose of the generator. For example, to neutron generators intended for operation under conditions of elevated temperature and using as the liquid organosilicon isolation type "copolymer," the core may be made of CrO ₂ alloy, having a Curie point temperature of 120 ° ^C.

Таким образом, обеспечение тепловой защиты обеспечивает увеличение срока службы устройства по сравнению с прототипом, при сохранении малых габаритов и простоты конструкции последнего. Thus, providing thermal protection provides an increase in the service life of the device compared to the prototype, while maintaining the small size and simplicity of the design of the latter.

Claims (1)

ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ, содержащий ускоряющую трубку с анодным электродом и мишенью, высоковольтную импульсную схему питания, выход которой подключен к ускорительной трубке, а вход - к выходу трансформатора запуска, содержащему сердечник из ферромагнитного материала с расположенными на нем двумя обмотками, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы генератора путем защиты от перегрева, сердечник трансформатора запуска закреплен на анодном электроде с обеспечением теплового контакта с последним, две обмотки трансформатора запуска разнесены друг относительно друга по длине сердечника, при этом в качестве ферромагнитного материала сердечника выбран материал, точка Кюри которого равна предельно допустимой температуре нагрева анодного электрода. A PULSED NEUTRON GENERATOR, comprising an accelerating tube with an anode electrode and a target, a high-voltage pulse power supply circuit, the output of which is connected to the accelerating tube, and the input to the output of the start transformer containing a core made of ferromagnetic material with two windings located on it, characterized in that, in order to increase the service life of the generator by protecting it from overheating, the core of the starting transformer is fixed to the anode electrode with thermal contact with the latter, two transformer windings the start romator are spaced relative to each other along the length of the core, while the material whose Curie point is equal to the maximum allowable heating temperature of the anode electrode is selected as the ferromagnetic material of the core.

Images