Устройство импульсного питания ускорителя прямого действия

(51)М, (л,2 Й .05 н 5/00 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР оо .делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ УСКОРИТЕЛЯ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ Однако в источниках с одиночнымнакопителем коммутатор тока в режиме ускорения частиц должен выдерживать полное напряжение индуктивного накопителя. При напряженияхпорядка миллиона и более вольт конструирование такого коммутаторапредставляет серьезную проблему,Как показали эксперименты с чмпульсными системами, проще коммутироватьбольшие токи при низких напряжениях,чем малые токи при высоких напряжениях. В настоящее время в большинстве лабораторий, исследующих мощные иМпульсные системы с индуктивными накопителями, восстанавливающееся напряжение на размыкателях обычно принИмают равным 20-50 кВ, Поэтомуиндуктивный накопитель в ряде случаев выполняют по трансформаторнойсхеме или включают его на нагрузкучерез повышающий трансформатор состальным сердечником. Возможно использование также нескольких трансформаторов с последовательным включением обмоток,Изобретение относится к сильно- точным ускорителям электронов микросекундного диапазона с источником питания на базе индуктивного накопителя энергии. Такие ускорители могут быть применены для нагрева плазмы в термоядерных реакторах, а также при создании сверхмошных СВЧ-генераторов.Первые ускорители микросекундного . диапазона были выполнены с емкостным накопителем - низкоомной формирующей линией, В результате ряда экспериментальных раббт было установлено, что наибольшие удехи на пути создания холодных катодов с длительностью импульса С 10могут быть достигнуты в устройствах с торможением катодной плазмы в неоднородных магнитных полях, Идея магнитного торможения воплощена в индуктивном накопителе с соосным внутренним расположением ускорительной трубки. Индуктивный накопитель обладает такжебольшими преимуществами в отношении габаритов (создание источниковс энергией10 Дж на основе кон 7денсаторной техники экономическинецелесообразно) и возможностиполучения минимального внутреннего ЗО сопротивления, что благоприятно длясогласования с низкоомным импедан-.сом вакуумного диода.Известен индуктивный накопитель, выполненный по трансформаторной схеме, состоящей из повышающего трансформатора, в первичную обмотку которого включен источник тока накачки и коммутатор тока (размыкатель), а во вторичную - нагрузка. .Конструкция трансформаторного накопителя без сердечника сравнительно проста. Однако при необходимости получения высокого напряжения порядка миллионоввольт изолирующий промежуток между первичной и вторичной обмотками получается значительной величины, что резко уменьшает потокосцепление обмоток. Передача энергии в цеПь вторичной обмотки становится неполной, и при коммутации тока накопителя значительную часть предварительно запасенной в магнитном поле энергии приходится рассеивать, например в балластных сопротивлениях. Повышающие трансформаторы со стальным сердечником принципиально обеспечивают более высокий коэффициент связи между первичной и вторичной обмотками. Передача энергии от индуктивного накопителя через такой трансформатор получается более полной.Однако конструкция повышающих трансформаторов со стальным сердечником на полную мощность индуктивного накопителя и на напряжения порядка миллиона и более вольт сложнее конструкции воздушных трансформаторов, По этим причинам выполнение индуктивного накопителя на предельное напряжение 1 МВ и выше при использовании какого-либо одного типа трансформатора оказывается не экономичным.Цель изобретения - повышение экономичности устройства и предельных значений ускоряющего напряжения,Это достигается тем, что в устройстве питания с трансформаторнымнакопителем и дополнительным трансформатором первичная . обмотка дополнительного трансформаторавключена параллельно размыкателю первичной обмотки накопителя, причем параллельно размыкателю и обмотке подключенблок коррекции. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема ускорителя.Индуктивный накопитель, выполненный по трансформаторной схеме с первичной и вторичной обмотками 1 и 2 заряжается от источника 3 постоянного напряжения через замыкатель 4 и размыкатель 5. Параллельно размыкателю подключены блок 6 коррекции импульса напряжения и первичная обмотка трансформатора 7, Вторичная обмотка трансформатора последовательно с обмоткой 2 подключена кускоряющему зазору между источником8 частиц и трубкой 9.При разведенных контактах размыкателя 5 на вторичных обмотках трансформаторов имеется согласное напряжение. ПоэтОму накопленная в магнитном поле энергия передается внагрузку через оба трансформатора.Изменением коэффициентов трансформации можно регулировать долю участия каждого из трансформаторов в передаче энергии в нагрузку.Обмотки 1 и 2 целесообразно располагать коаксиально вокруг ускорительной трубки, В этом случае ихмагнитное поле будет Фокусироватьускоряемый пучок, Кроме того, подбором распределения поля можно осуществлять торможение плазменных факелов катода, что увеличивает пре дельную длительность импульса частиц,На чертеже вторичные обмотки соединены последовательно, причем обмоткатрансформатора с сердечником находится под потенциалом обмотки 2. Воз можен и другой вариант схемы, когдаодним выводом обмотка тоансформаторас сердечником заземлена, а обмотка2 находится под ее потенциалом.КПД ускорителей, выполненных в 30 соответствии с изобретением, можетдостигать 70-80 при напряжении 1-3МВ, При повышении напряжения КПД установка будет понижаться. Для срайнения следует отметить, что при использовании в ускорителе одного лишь воздушного трансформатора уже при напряжении около 1 МВ КПД установки трудно получить более 20-30,При суммарном напряжении около 1 щВдополнительный трансформатор на напряжение 500 кВ может быть выполнен с достаточно хорошей связью и без стального сердечника, поэтому на напряжение до 1 МВ устройство можетбыть выполнено на безжелезных трансформаторах. Формула изобретения 50Устройство импульсного питанияускорителя прямого действия, содержащее индуктивный трансформаторныйнакопитель, в первичную обмотку которого включен источник тока накачкии размыкатель, а вторичная соединена последовательно со вторичной обмоткой дополнительного трансформатора, отличающееся тем,что, с целью повышения экономичнос ти устройства и предельных значенийускоряющего напряжения, первичнаяобмотка дополнительного трансформатора включена параллельно размыка,телю, причем параллельно размыкателю 65 и обмотке подключен блок коррекции.6104587 Составитель Е. МедведевКолодцева Техред Н.Бабурка Корректор Я. Веселовская ак илиал ППППатент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 8293/51 ЦНИИ по 113035, Ти Государст лам иэобр сква, Женно тениРа 44 Подписноего комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5