Лазерный генератор нейтронов

(11) 545 93 Союз Советских Социалистических Республик5) Дата опубликования описания 30.04.8 Авторыизобретения Ананьин, Д. Ф.А. 3, Минц, Е. Беспалов, Ю В, Рябов, А,и А, Е. Ш но-исследов и Московс инженерно-ф(1) Заявител Всесоюзный нау геофизики и геохими Знамениинститут ядернойна Трудового Красногй институт тел ьск кий ор изичес(54) ЛАЗЕРНЪй ГЕНЕРАТОР НЕИТРО Изобретение относится к устройствам для получения интенсивных нейтронных потоков и может быть использовано в ядерной геофизике для проведения импульсного нейтронного каротажа скважин, в иссле дованиях критических характеристик ядерных реакторов, для активационного анализа, радиационной терапии, дефектоскопии и т. д.Известны малогабаритные ядерно-геофи О зические нейтронные генераторы с выходом на уровне 10 - 10 н/с, представляющие собой вакуумную камеру, внутри которой размещены источники дейтронов, ионно-оптическая система и тритиевая мишень. 15Нейтроны образуются при соударенип ускоренных дейтронов с твердой мишенью, содержащей изотоп водорода в окклюдированном состоянии. Ускоряемые дейтроны вытягиваются из ионного источника, где они образуются при пеппинговском, дуговом или высокочастотном разряде. Повышенный нейтронный выход достигается за счет высокого ускоряющего напряжения ( несколько сотен кВ) и больших габаритов ионного источника, при которых реализуется необходимый дейтронный ток.Известен импульсный генератор нейтро А. Быковский, И. П, К. Цыбин, Ю. В. Черкасоиканов нов, содержащий цилиндрическую вакуумную оболочку с тритиевой мишенью, лазерный ионный источник с дейтериевой мишенью и импульсный источник напряжения,Повышенный выход нейтронов в этом генераторе достигается за счет помещения плоской дейтериевой мишени внутри сетчатого цилиндрического электрода, при этом излучение лазера вводится по оси цилиндра. Вытягивание и последующее ускорение дейтронов осуществляется с боковой поверхности плазменного сгустка (коакспальный вариант), ионная мишень при этом расположена на боковой поверхности цилиндрической оболочки генератора.К недостаткам описанной конструкции следует отнести малый коэффициент использования дейтронной компоненты лазерной плазмы пз-за потерь дейтронов в торцовой области со стороны ввода излучения и большую вероятность возникновения пробоев для области ускорения, куда может проникать часть плазменного сгустка, соответствующего частицам, разлетающимся под малыми углами к поверхности плазмообразующей мишени.Цель изобретения - увеличение нейтрон 54519345 50 55 ного выхода путем уменьшения угла разлета плазмы.Цель достигается тем, что рабочая поверхность мишени источника ионов выполнена в виде конической полости, установленной напротив лазера, а формирующий сетчатый электрод имеет форму цилиндра со сферическим торцом и подобен по форме экранирующему электроду и нейтронной мишени.Такая геометрия мишени позволит осуществить эффект кумуляции при столкновении двух плазменных сгустков, что приведет к узконаправленному разлету лазерной плазмы, а также к увеличению степени ионизации в ней из-за преобразования части кинетической энергии разлета сгустков в энергию нагрева плазмы.Боковой подвод излучения лазера позволит увеличить площадь ионнои мишени благодаря использованию торцовой ооласти генератора, что приведет к более полному использованию дейтер невой компоненты лазерной плазмы в соответствии с ее угловым распределением, Этот факт, а также увеличение степени ионизации приведет к существенному увеличению тока дейтронов на ионную мишень, а следовательно, и к увеличению нейтронного выхода. Кроме того, узконаправленный разлет плазмы устраняет влияние краевых эффектов, приводящих к возникновению пробоев в камере, а значит увеличивается стабильность работы генератора.На чертеже схематически изображен предлагаемый генератор,Предлагаемый генератор содержит герметическую оболочку, состоящую из стеклянной 1 и металлической 2 частей, которая служит одновременно подложкой ионной мишени 3, насыщенной изотопом водорода. В оболочку симметрично впаяны две линзы 4. Внутри оболочки размещена лазерная плазмообразующая мишень 5 ионного источника, а на ней закреплен сетчатый формирующий электрод б, находящийся под потенциалом мишени. Перед мишенью 3 на специальных изоляторах 7 закреплен экранирующий электрод 8. Частотный лазер 9, делитель 10 излучения, плоские зеркала 11 и источник 12 высокого напряжения размещены вне герметической вакуумной оболочки генератора. Для подвода к мишени 3 и электродам б и 8 напряжения от источника 12 в оболочку 1 вмонтирован ввод 13, а в оболочку 2 - ввод 14. 10 15 20 25 30 35 40 Для поддержания необходимого для работы прибора вакуума внутри оболочки размещена секция газопоглотителей 15.Устройство работает следующим образом.Излучение лазера 9 с помощью оптическои системы 4, 10, 11 фокусируется на коническую поверхность мишени 5, образуя сталкивающиеся при разлете плазменные сгустки. Кумулятивныи эффект взаимодействия сталкивающихся плазменных сгусткоь приводит к узконаправленному разлету результирующего сгустка, радиальная и осевая составляющие скорости которого меньше аналогичных скоростей, характерных для одного сгустка, разлетающегося от плоской поверхности, Под действием высокого напряжения, приложенного между электродом б и мишенью 3, происходит выталкивание дейтронов из сгустков и последующее их ускорение к мишени 3, где в результате ядерной реакции создается поток оыстрых нейтронов. Электрод 8 служит для подавления обратного тока вторичных электронов с мишени 3. Оболочка 2 в процессе работы генератора заземлена, а электроды б, 8 находятся соответственно под положительным и отрицательным потенциалами.Использование предлагаемого генератора позволит существенно увеличить выход неитронов по сравнению с генераторами, используемыми для целей ядернои геофизики и активационного анализа. Предлагаемая конструкция позволит также повысить стабильность и надежность работы генератора, что в совокупности с повышенным нейтронным выходом даст значительный экономический эффект. Формула изобретен ия Лазерный генератор нейтронов, содержащий вакуумную оболочку, ионный источник, сетчатые формирующий и экранирующий электроды, мишень, нейтронную мишень, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода нейтронов путем уменьшения угла разлета плазмы, рабочая поверхность мишени источника ионов выполнена в виде конической плоскости, установленной напротив лазера, а формирующий сетчатый электрод имеет форму цилиндра со сферическим торцом и подобен по форме экранирующему электроду и нейтронной мишени.545193 Составитель А. Лобано Редакт Месропо Техред В. Серякова Корректор В. Петров аказ 761/2НПО Поиск Типография, пр, Сапунова Изд.300 сударственного когиит 113035, Москва, Ж)г -Тираж 522 Подписнота СССР по дейч изобретений и открытий 5, Раушская наб., д. 4,5