Импульсная система линейного индукционного ускорителя

г мт . .ФчМасок,. ц- -ЙТИ,1:;ЪСОЮЗ СОВЕТСКИХфф-"о "н .й804065 51) 4 Н 05 Н 5/00 ОБРЕТЕНИЯЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(46) 23.12.86 Бюл. Кф 47 (71) Объединенный институт ядерных исследований(56) А;И.Анацкий и др. Линейный индукционный ускоритель. Атомная энергия, вып. 6, 1966, 439.Кристофилас и др. Сильноточный линейный индукционный ускоритель электронов, ПНИ В 7, 1964, 105.Авторское свидетельство СССР Р 314333, кл. Н 05 Н 1/00, 1973.(54) (57) ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО УСКОРИТЕЛЯ. состоящая из накопителя, коммутатора тока,корректора, передающих кабелей ивключеннои последовательно с нагрузкой нелинейной коаксиальной линии,заполненной магнитомягким материаломс прямоугольной петлей гистереэисаи подмагничиваемой током, о т л и -,ч а ю щ а я с я там,что,с целью увеличения мощности и стабильности системы при формировании прямоугольных наносекундных импульсов напряжения на ускоряющих элементах (индукторах)ЛИУ, в схему импульсной системы индукционного ускорителя дополнительно введены индуктивный дроссель,емкостный накопитель с распределенными параметрами, состоящий из разомкнутых на концах линейных линий, и нелинейное формирующее устройствб, состоящее из параллельно соединенных корректирующей емкостй и нелиней ного дросселя выполненного на ферро- ФО магнитном сердечнике с прямоуголь- Е ной петлей гистерезиса, причем индуктивный дроссель включен последовательно с коммутатором, емкостный ф накопитель с распределенными параметрами включен между нелинейной:лини- Ф ей и нагрузкой, а нелинейное формирующее устройство подсоединено параллельно к нелинейным линиям со стороны коммутатора,724065 Изобретение относится к ускорительнои технике и может быть использовано в линейных индукционных ускорителях.Известные импульсные системы ли нейного индукционного ускорителя,состоящие из накопителя (искусственной формирующей линии), коммутатора (водный тиратрон) и передающих кабелей.70Недостатками данных систем являются;большая длительность фронта импульса ускоряющего напряжения определя 915 емая коммутационными характеристиками тиратрона;.малая мощность, определяемая рабочими напряжением и током коммутатора.В качестве прототипа рассмотрим импульсную систему линейного индукционного ускорителя, состоящую из накопителя, коммутатора тока, корректора, передающих кабелей и включенной последовательно с нагрузкой нелинейной коаксиальной линии, заполненной магнитомягким материалом с прямоугольной петлей гистерезиса и подмагничиваемой током. Такая система позволяет формировать импульс ускоряющего напряжения с коротким фронтом ( "5 нс).Недостатками данной системы являются:малая мощность, определяемая рабочим напряжением и током коммутатора;малая надежность и стабильностьпри работе с токами в нагрузке, близкими к предельным токам коммутатора,Целью изобретения является увеличение мощности и стабильности системы при формировании прямоугольных наносекундных импульоов напряжения 45 на ускоряющих элементах (индукторах) ЛКУ.Поставленная цель достигается тем, что в схему импульсной системы индукционного ускорителя дополнительно , 5 О введены индуктивный дроссель, емкостный накопитель с распределенными параметрами, состоящий из разомкнутых на концах линейных линий и нелинейное Формирующее устройство, состоящее из параллельнЬ соединенных корректирующей емкости и нелинейного дроссеЛя, выполненного на Ферромагнитном сердечнике с прямоугольной петлей 2гистереэиса, причем индуктивный дроссель включен последовательно с коммутатором, емкостный накопитель с распределенными параметрами включен между нелинейной линией и нагрузкой, а нелинейное формирующее устройство подсоединено параллельно к нелинейным линиям со стороны коммутатора. Наличие новых элементов в схеме, их взаимное расположение и расположение источника корректирующего тока позволяют формировать высоковольтные импульсы прямоугольной Формы с величиной тока в нагрузке, превышающей величину тока, протекающего через коммутатор. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемой системы, где приняты следующие обозначения: 1 - коммутирующее устройство, например тиратрон; 2 - накопитель, состоящий иэ одного или нескольких конденсаторов; 3 - индуктивный дроссель; 4- нелинейная линия, состоящая из нескольких параллельно соединенных по входу коаксиальных линий, заполненных ферромагнитным материалом с прямоугольной петлей гистерезиса; 5 " нелинейное формирующее устройство, представляющее собой параллельное соединение конденсатора (или системы параллельных конденсаторов) и нелинейного дросселя, выполненного на ферромагнитном сердечнике с прямоугольной петлей гистерезиса; б - ем-костный накопитель, представляющий собой систему линейных линий, ра-. зомкнутых на концах; 7 - источник корректирующего тока с большим внутренним сопротивлением в рабочем диапазоне длительностей импульсов;8 - источник тока, создающий размагничивающее поле в сердечнике индуктора; 9 - нелинейная нагрузка, представляющая собой систему индукторов ЛИУ, нагруженных пучком. Коммутирующее устройство 1, индуктивный дроссель 3, нелинейные 4 и линейные 6 линии и нелинейная нагрузка 9 образуют последовательную цепь разряда накопителя 2. Параллельно нелинейной линии 4 со стороны коммутатора подключено нелинейное Формирующее устройство 5. Со стороны нагрузки к линии подключен источник 7 корректирующего тока. Источник 8 раэмагничивающего тока подключен не,Редактор О.Кузнецова Техред М.Ходанич Корректор М.Демчик Заказ 6979/3 Тираж 765 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 72406 посредственно к нелинейной нагрузке 9.Импульсная система работает следующим образом, В исходном состоянии нелинейные линии 4 и нагрузка 9. находятся в замагниченном состоянии, а нелинейный дроссель формирующего устройства 5 размагничен.Перевод нелинейных устройств в исходное состояние осуществляется источ никами 7 и 8.При срабатывании коммутатора происходит разряд накопителя 2. Посколькусердечники индукторов нагрузки 9 замагничены, выделения энергии в 15 нагрузке при разряде накопителя не происходит, и энергия, запасенная в накопительном устройстве 2, резонансным образом перекачивается в нели нейные линии 4, находящиеся в за магниченном состоянии, и линейные линии накопительного устройства 6. В момент времени, когда запасенная в устройствах 4 и 6 энергия достигает своего максимального значения, 25 нелинейный дроссель формирующего устройства 5 насыщается и благодаря корректирующим емкостям устройства 5 на входе нелинейных линий формируется перепад тока, для которого линия , 30 оказывается в ненасыщенном состоянии, фчто приводит к образованию ударной электромагнитной волны и 54формированию переднего фронта импульса на нагрузке. Нелинейные элементы линий 4, нагрузки 9, формирующего устройства 5 и параметры линейных линий накопителя 6 подобраны так, что на нагрузке формируется прямоугольный импульс напряжения и вся энергия, накопленная в линиях 4 и 6, за исключением резистивных потерь и потерь наперемагничивание нелинейных элементов, выделяется в нагрузке. Коррекция плоской части импульса осуществляется регулировкой тока источников 7 и 8. Параметры дросселя 3 подбираются с учетом параэитйых индуктивностей схемы, которые участвуют в резонан) сной перекачке энергии.Система изготовлена и испытана. Нагрузкой являлись 12 индукторов ЛИУ, работающих на эквивалент Ьучка-. В качестве коммутирующего элемента использовался один тиратрон ТГИ 1-2500/50. По сравнению с импульсной системой линейного индукционного ускорителя СИЛУНД испытанная система обеспечиваетв б раэ большую мощность в нагрузке в расчете на коммутирующий элемент и обладаетв 3 раза большим КПД.