Импульсный лазерный генератор нейтронов

Союз Советски Социалистических Республик(22) Заявлено 18,0878 (21) 2671181/18-25с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 301180 Бюллетень М 44Дата опубликования описания 30,1180 т(ЗС 21 С 4/02//Н 01 8 3/11 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ Изобретение относится к радиационной технике, а конкретно - к устройствам для генерации нейтронных полей, которые широко используются в различных областях ядерной физики и 5 техники.Известны лазерные генераторы нейтронов, содержащие вакуумную камеру с лазерной плазмообразующей и нейтронообразующей мишенями, систему ускоряющих электродов оптические и электрические вводы, лазер, фокусирующую линзу и источник высоковольтного напряжения (11 и (2, Такие генераторы позволяют получать до статочно высокий импульсный выход нейтронов в результате протекания реакций 0(0,п) Не или Т(д,п) Не при сравнительно малых габаритах излучателя нейтронов, что обусловлено высо О кими эмиссионными характеристиками густка лазерной плазмы и простотой конструкции плазменного инжектора, Однако извлечение ионов из плазмы внешним электрическим полем и их 25 последующее ускорение этим полем не позволяют в полной мере использовать дейтоны лазерной пл змы для генерации нейтронов из-за ограничения величины извлекаемого ионного тока, ЗО накладываемого законом Чаилда-Ленгмюра (закон "трех вторых").Известен также импульсный генератор нейтронов 31, содержащий вакуумную камеру с лазерной и нейтронообразующей мишенями, с оптическим и электрическим вводами, лазер, фокусирующую линзу, источник высоковольтного напряжения и коммутатор с лазерными поджигом ускоряющего, Повышение нейтронного выхода такого генератора за счет более полного использования дейтонов лазерной плазмы может быть достигнуто лишь за счет получения более развитои змиттирулцей границы плазмы и извлечения ионов внешним электрическим полем на расстояниях в несколько раз превышающих радиальный размер нейтронной трубки. Это приводит к увеличению размеров излучателя нейтронов, уменьшению плотности нейтронного потока, а также к увеличению длительности пакета извлекаемых ионов, что приводит к снижению мгновенной интенсивности нейтронного потока.Цель изобретения - увеличение нейтронного выхода генератора и уменьшение длительности неитронного импульса.Поставленная цель достигается тем, что перед Фокусирующей линзой расположена оптическая пластинка с конической полостью, соосной лучу лазера, лазерная мишень выполнена в виде ди - электрического кольца, укрепленного изолирующим держателем со стороны поверхности, противоположной облучаемой, на катушке, один конец которой заземлен, а другой через высоковольтный ввод камеры соедикен с Формирующей линией, включенной ка выходе источника высоковольтного капряжекия, при этом лазерная мишекь, и катушка соосны лучу лазера, а элек - тродами коммутатора являются внешняя заземленная оболочка формирующей линии и ее накопительный электрод.Устройство поясняется чертежом,на котором показана схема импульсного генератора нейтронов, Он содержитлазер 1, вакуумную камеру 2, Формирующую линию 3 с коммутатором и источник высоковольтного напряжения 4,Между лазером и камерой расположенычастично отражащая оптическая плоскопараллельная пластинка 5, оптическая пластинка с конической полостью6 и фокусирующая линза 7. Металлическая камера 2 имеет оптический ввод 8,высоковольтный электрический ввод 9,а откачка ее осуществляется через 30патрубок 10. Внутри камеры размещенылазерная диэлектрическая кольцеваямишень 11, крепление которой осущест -вляется изолятором 12, одновитковаякатушка 13 и нейтронообразующая мишень 14. Через высоковольтный вводк камере подсоединена формирующаялиния 3, например двойная Формирующая линия, имеющая цилиндрическуюметаллическую заземленную оболочку,внутри которой соосно расположеныцилиндрические электроды 15 и 16,разделенные изолирующим диэлектриком17. Зарядка электродов формирующейлинии осуществляется источником высоковольтного напряжения 4 через высоковольтный ввод 18. Накопительныйэлектрод 16 крепится изолятором 19.В торцовой части оболочки Формирующей линии имеются оптический ввод 20и система электродов 21 коммутатора 0с лазерным поджигом. Электроды коммутатора разделены диэлектриком 22.Перед оптическим вводом 20 расположена фокусирующая линза 23, а частьлазерного излучения для поджига ком- дмутатора подводится с помощью системызеркал 24,Генератор нейтронов работает следующим образом, Включение лазера 1 приводит к появлению на его выходе Я импульса излучения с круглым сечением лУча. Прошедший через оптическую пластинку 6 расходящийся луч имеет сече - ние в форме кольца и Фокусируется линзой 7 на кольцевую лазерную мишень 65 11. В результате воздействия излучения на мишень образуется кольцевой плазменный дейтерийсодержащий ст устокВместе с тем часть лазерного излучения отклоняется глоскопараллельнойпластинкой 5, с помощью системы зеркаг. 24 подводится к ксммутатору ифокусируется линзои 23 на одик изэлектродов 21, инициируя пробой разрядного промежутка. Формирующая линия,заряженная предварительно от высоковольтного источника 4, разряжается через одновитковую катушку 13, распо - ложенную в вакуумноЙ камере 2 соосно лазерной мишени 11. Синхронное образование кольцевого плазменного сгустка и разряда формирующей линии через катушку приводит к отталкиванию плазменного кольца от катушки из-за насилькой индуктивной связи протекании токов через катушку и плазменное кольцо. Ускоренное таким образом на длине порядка диаметра лазерной мишени плазменное коцо, содержащее дейтоны, бомбардирет нейтронообразующую мишень 14, на которой в результате ядерной реакции Т(1,п) Не образуется импульсный сток быстрых нейтронов.Ускорение квазикейтрального плаз - менного кольца и отсутствие внешкего электрического поля, направленный разлет такого плазменного сгустка дают возможность снять ограничения на величину ускоряемого тока ионов устанавливаемого законом -.рех вторых" и использовать практически все дейтоны лазерной плазмы для последующего получения нейтронов, Возможность образования плазменного кольца с высокой плотностью (710 см ) иФ .3 высокой электронной температурой (;ь 10 эВ) и синхронный разряд формирующей линии с лазерным поджигом позволяют осуществить сильное импульсное взаимодействие между током в катушке и наведенном током в плазменном кольце и ускорить этот сгусток до энергии ) 100 кэВ. Ускорение плазменного кольца начинается практически с момента образования плазмы и происходит на длине порядка диаметра кольца, что позволяет получить короткий по длительности пакет ускоренных дейтонов (1 Кс) .Простота образования в предлагаемом устройстве кольцевого высокотемпературного и высокоплотного плазменного сгустка, который может содержать более 10 ионов дейтрин, а16также возмбжность ускорения такого количества дейтонов до энергиий 100 кэВ за короткое время позволя - ет реализовать высокоинтенсивкый импульсный источник с выходом неитронов ф 10 Н/имп и мгновен пи интенсивностью 10 Н/с, Работа устройства в частном режиме позволяет получить и высокий средний поток нептронов,713374 формула изобретения НИИПИ Заказ 9232/7 ираж 505 Подписное на порядок и более превышающий нейтронные потоки известных низкозольтных нейтронных генераторов. Крометого, малые размеры ускоряющей области(порядка нескольких сантиметров)способствуют созданию малогабаритного нейтронного излучателя с высокойплотностью нейтронного потока, например, в виде малогабаритной отпаянной трубки,Импульсный лазерный генератор нейтронов, содержащий вакуумную камеру с лазерной и нейтронообразующей мишенями, с оптическим и электрическими вводами, лазер, Фокусирующую линзу, источник высоковольтного напряжения, коммутатор с лазерным поджигом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения нейтронного выхода и уменьшения длительности нейтронного импульса, перед фокусирующей линзой расположена оптическая пластинкас конической полостью, соосной лучулазера, лазерная мишень выполнена ввиде диэлектрического кольца, укрепленного изолирукщим держателем состороны поверхности, противоположной облучаемой, на катушке, одинконец которой,заземлен, а другой через высоковольтный ввод камеры соединен с формирующей линией, включенной на выходе источника высоковольт- О ного напряжения, при этом лазернаямишень и катушка соосны лучу лазера,а электродами коммутатора являютсявнешняя заземленная оболочка формирующей линии и ее накопительный электрод. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент франции Р 1516920,кл. Н 05 Н 5/00, 1968. 2, Авторское свидетельство СССР М 545193, кл. Ц 21 д 3/00, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР 9 580725, кл. Я 21 Я 4/02, 1977.