“устройство для создания газодинамической мишени

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕИЛЬСТВУ(22) Заявлено Х 9.12.74 (21) 2086497/25 Саоэ СоветснииСоциалистическихРвсаублнм юцИ 5786 05 Н 1/0 рнсоеднненнеМ заявки Йо аенный комитетСССРизобретенийкрытийта опубликования описания 180579 Зиненко, И.А. Павлий и В.Ю. Пет ела ЬН СССР(73) Заявитель нститут физики твердого 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАЛИЯ ГАЗОДИ СКОЙ ИИШЕН Изобретение относится к устройст" вам для создания перезарядных мише.- ней для преобразования ионных пучков и может использоваться в ядерной Физике и термоядерных исследованиях.Известен способ создания гаэодинамической мишени для преобразования мощных ионных пучков путем формирования плоской сверхзвуковой газовой струи, вйрезания с помощью сепарирующего органа центральной узконаправленной части струи, через которую пропускается мощный ионный пучок, торможения и охлаждения всех частей струи до температуры ниже точки плавления рабочего вещества струи.Устройство, реализующее этот способ, не позволяет проводить преобразование пучка непрерывно, так как через определенное время струя начи кает портить вокруг себя вакуум изэа нарушения режима работы сепарирующего органа, которое вызывается нарастанием на нем толстого слоя твердого конденсата.По основному авт. св, 9 274863 известно устройство, представляющее собой преобразователь ионов пучка в нейтральные атонии. Это устройство выполнено в виде вакуумной камеры(72) Авторы ИЗОбрЕТЕНИЯ Б.А. Дьячк с отверстиями для ваода и вывода пучка ионов, содержащей нагреватель, парогенератор с плоским соплом Лаваля, конденсатор с устройством для охлаждения стенок, питающий трубопровод с электромагнитным насосом для перекачки жидкого лития нз конденсатора в парогенератор, эапРавочный бачок с заборным штуцером, включенный в питающий трубопровод. Заправочный бачок служит для первичной заправки конденсатора чистым жидким литием. Струя паров лития из сопла Лаваля пересекает область взаимодействия с пучком и конденсируется в жидкой фазе в конденсаторе, иэ которогожидкий Литий снова подается в парогенератор при помощи электромагнитного насоса. В качестве рабочего вещества можно использовать и другие щелочные металлы, имеющие низкую упругость пара при температуре плавления (например натрий) .Однако в этом устройстве наблюдается значительная расходнмость струи в области нейтрализации, что затрудняет преобразование в нем мощных ионных пучков, имеющих поперечное сечение площадью в несколько квадратных дециметров. При большой вели 55578 бчине поперечного сечения пучка егонужно вводить в такую область струи,где ее расходимость слишком велика,из-за чего большая часть рабочего вещества струи выносится через окнадля ввода и вывода пучка и существенно ухудшает вакуум в прилегающих час- бтях установки. Количество рабочеговещества в нейтралиэаторе уменьшается, что сокращает время непрерывнойработы устройства, Недостаточным оказывается уменьшение расходимости 30струи, получаемое при использованиисопл оптимальной конФигурации,Цель изобретения - уменьшениерасходимости струи в области нейтрализации, 15Для этого устройство для созданиягаэодинамической мишени снабжено сепаратором, выполненным в виде двухнаклонных но отношению к медианнойплоскости устройства пластин с отверстиями для стока жидкости в кон-.денсатор, расположенных по разныестороны от этой плоскости между соплом Лаваля и конденсатором.Предлагаемое устройство позволяетуменьшить угол расходимости струи вобласти взаимодействия с пучком, азначит и увеличить диаметр пропускаемого через мишень пучка. Отсеченныесепарирующим устройством части струис большой угловой расходимостью не ЭОвыносятся из мишени, а конденсируютсяв сепарирующем устройстве, стекают вконденсатор и снова могут быть использованы для Формирования струи.На чертеже схематично изображено 35предлагаемое устройство.Оно состоит иэ системою циркуляциии системы заправки. Система циркуляции включает нагреватель 1, парогенератор 2 с плоским соплом З.Лаваля, 40сепарирующее устройство 4, состоящееиэ стенок 5 с отверстиями б вцольбоковых стенок сепарирующего устройства для стока жидкости и двухнаклонных пластин 7, конденсатор 8с окнами для ввода и вывода пучка 9питающий трубопровод 10 с обратнымклапаном 11, электромагнитный насос12. К стенкам сепарирующего устройства и стенкам конденсаторов приварена трубка для пропускания охлаждающей жидкости. Вся система циркуляциинаходится в высоком вакууме,Система заправки содержит заправочный бачок 13, уплотняемый крышкой14. Сквозь резьбовое отверстие в 58крышке пропущен шток 15 с поршнем 16,Шток проходит через вакуумное уплотнение 17. В нижней части заправочного бачка находится заборный штуцер18 с изогнутой трубкой 19 и вентилем 6020 с металлическим уплотнением. Содержимое заправочного бачка откачивается Форвакуумным насосом.Устройство работает следующим об.разом. Рабочее вещество в твердом состоянии помещается в заправочный бачок 13, расплавляется в нем и обезгаживается под вакуумом. Затем при по" мощи поршня 16 порция натрия в жидком состоянии через трубку 19 и открытый вентиль 20 перегоняется в конденсатор 8. При этом система циркуляции при помощи нагревателя 1 должна быть прогрета до температуры выше точки плавления натрия, После этого вентиль 20 закрывается и жидкий натрий при помощи электромагнитного насоса 12 подается в парогенератор 2, имеющий температуру 700 ОС, В парогенераторе жидкий натрий превращается в пар и при помощи сопла 3 Формируется сверхзвуковая струя паров натрия. Для предотвращения прорыва паров натрия из парогенератора 2 в конденсатор 8 через трубопровод 10 в трубОпроводе установлен обратный клапан 11, В предлагаемом устройстве использовано плоское сопло Лаваля, длиной 10 см, с отношением площадей выходного и критического сечений, равным 10, и отношением высоты сверхзвуковой части к ширине выходного сечения, равным 1. Угол между внешней границей наиболее плотной части струи и ее медианной плоскостью - около бО . При помощиодвух наклонных по отношению к медианной плоскости струи пластин 7, расположенных в сепарирующем устройстве 4, отсекается сильно,расходящаяся часть струи . Это позволяет уменьшить расходимость струи за сепарирующим устройством и увеличить область взаимодействия струи с пучком. Наклонные пластины 7 расположены под углом до ЗОО к медианной плоскости струи и изготовлены из стали Х 18 Ы 10 Т толщиной 0,2 мм. Отсеченная часть струи конденсируется на стенках 5 при температуре 130 С и стекает через отверстия б в конденсатор 8 и снова может использоваться для формирования струи. Наличие сепарирующего устройства позволяет значительно. Уменьшить расходимость струи и увеличить диаметр окон для ввода и вывода пучка. Испытание мишени с сепарирующим устройством и окнами для ввода и вывода пучка с диаметром 100 мм показывает на" дежность работы предлагаемого устройства, Мишень работает в непрерывном режиме О ч при толщине струи 310 ат/см , при этом вынос паров16 2через окна для пучка незначительный (на расстоянии 24 см от медианной плоскости струи пролетный вакуум не хуже 10 тор) . Осмотр мишени после 70 ч работы показывает, что количество натрия в системе цйркуляции практически не уменьшается, и мишень может работать значительно дольше,Формула изобретения Составитель В. Ким тОР Т. Колодцева .Техред О.Андрейко Корректор М.Пожоаказ 2756/67 . Тираж 943 ЦЯИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Е, Подписноеого комитета СССРий и открытийаушская наб. д, 4/ лиал Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Устройство для создания гаэодинамической мишени по авт. св. 9274863, отличающееся тем, что, с целью уменьшения расходимости струи в области нейтрализации, оно снабже 555786 6но сепаратором, выполненным в видедвух наклонных по отношению к медианной плоскости устройства пластин сотверстиями для стока жидкости в конденсатор, расположенных по разныестороны от этой плоскости между соп 5 лом и конденсатором.