Импульсный генератор нейтронов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 5 Н 5 аг ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВМ ттт т,ПОД ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) ИМПУЛЬНОВ, содержащийную трубку с нет ЫЙ ГЕ тпаян роноо РАТОР НЕю ускориазующей ТРО- ель(21) 2846800/18(56) 1.нов. М.2. А9 58072 ь ю, ионным источником, напримерерным, расположенным в ее торце" вой части,и газопоглотителями,источник ускорякщего напряжения на базе импульсного высоковольтного трансфор- матора с емкостным накопителем и блоком зарядки, систему синхронизации ускоряющего импульса и импульса ионного источника, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,с целью увеличения нейт" ронного потока при сохранении габаритов генератора, трансформатор выполнен на разомкнутом броневом магнитопроводе, расположенным соосно с ускорительной трубкой, причем торец центральной разомкнутой части магнитопровода примыкает к той части трубки, Е где расположен ионный источник.Изобретение относится к радиационной технике и может найти применение и ядерной физике, в реакторостроеиии и особенно в ядерной геофизикедля проведения каротажа скважин иактивационного анализа, 5Известны Импульсные генераторынейтронов, в которых нейтроны образуются в результате протекания ядерной реакции при бомбардировке мишени,содержащей изотопы водорода, ускоренными до энергии ) 100 кэВ дейтоиами,извлекаемыми из плазмы ионного источника,В типичном скважиином генераторенейтронов 1 излучателем нейтроновявляется отпаяниая малогабаритнаяускорительиая трубка, внутри которойразмещен искро-дуговой источникионов и иейтроиообраэующая мишень,Кроме тЬго, генератор содержит источник импульсного ускоряющего напряже-ния, блок питания ионного источникаи блок синхронизации импульсов ускоряющего напряжения и ионного источника,Опыт эксплуатации такого генератора выявил значительную нестабильность выходных параметров и ограничение иа нейтронный поток (10 н/с).В значительной степени эти недостатки устраняются путем использованияв ускорительной трубке лазерного источника ионов, в котором плазма об"разуется при воздействии излучениялазера на дейтерийОодержащую мишень.Однако из-за широкого углового распределеиия дейтонов лазерной плазмыи их рекомбинации в процессе разлетаплазмы доля дейтоиов, ускоренных кнейтроиообразующей иашеии от общегочисла частиц в плазме составляет величину 13, что снижает эффективностьгенератора,Наиболее близкой к предлагаемомуимпульсный генератор нейтронов 2),содержащий отпаяниую ускорительиуютрубку с плазмообразующей и иейтроно.образующей мишенями, оптическим иэлектрическими вводами, а также лазер, фокусирующую линзу, источникускоряющего напряжения на базе импульсного трансформатора, лазерныйкоммутатор и блок зарядки. Включениеуправляемого лазером коммутатора вцепь первичной обмотки трансформатора позволяет получить оптимальнуюсинхронизацию ускоряющего импульса с 55моментом прихода плазменного сгусткав межэлектродиую ускоряющую область.Такой генератор может давать потокнейтронов10 ис, но из-эа широко 1 Ого углового распределения дейтонов бОлазериоГо ионного источника увеличение нейтронного выхода может бытьдостигнуто лишь путем увеличения мощ"ности лазера и габаритов как ускорительной трубки, так и всего генерато. б 5 ра в целом, Для скважинного вариантагенератора, где имеются ограниченияиа радиальные габариты прибора, такое решение ие приемлемо.Целью изобретения является увеличение нейтронного потока при сохранении габаритов генератора.Поставленная цель достигается тем,что в генераторе, содержащем отпаяниую ускорительную трубку с ионным источником, например лазерным, расположенным в ее торцевой части, и газопоглотителями, источник ускоряющегонапряжения на базе импульсного высоковольтного трансформатора, системусинхронизации ускоряющего импульса иимпульса ионного источника, трансформатор импульсного источника ускоряющего напряжения снабжен разомкнутымброневым магиитопроводом, расположенным соосно с трубкой, причем тореццентральной разомкнутой части магиитопровода примыкает к той части трубки, где расположен ионный источник.В случае использования лазерногоионного источника внутри трубки втой торцевой части, к которой примыкает магнитопровод, размещается лишьлазерная плазмообразующая мишень,Такое расположение магиитопроводаи ионного источника приводит к тому,что движение плазмы происходит вбыстроиарастающем продольном магнитном поле.На чертеже показана схема предлагаемого генератора нейтронов с отпаяниой ускорительной трубкой с лазерным ионные источником,Генератор содержит лазер 1, оптическую систему 2, отпаянную ускорительную трубку 3 с аиодОм 4, плазмообразующей мишенью 5,иейтроиообразующей мишенью-катодом б,антидинатрон"ной сеткой 7,оптическим 8 и электрическими 9 вводами, гаэопоглотителями 10, источник импульсного ускоряющего напряжения с блоком 11 зарядки,емкостиым накопителем 12, лазернымкоммутатором 13 и импульсным трансформатором, содержащим броневой магнитопровод 14, низковольтную 15 ивысоковольтную 16 обмотки, а такжеделительный резистор 17 для получения напряжения смещения иа сетке 7.Импульсный генератор нейтроновработает следующим образом,Генерируемый лазером 1 импульс излучения проходит через оптическуюсистему 2, где часть излучения отво-дится к лазерному коммутатору 13, аостальная часть фокусируется на мишень 5, При воздействии лазерногоизлучения иа мишень образуется дейтерийсодержащий плазменный сгусток,раз.летакщийся от мишени 5 внутри анода 4. Отведенная часть лазерного излучения включает коммутатор 13, чтовызывает разряд емкостного накопитеЗаказ 6401/2 Тираж 845 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП ффПатентфф., г.ужгород, ул,Проектная, 4 ля 12, заряженного от блока 11, через низковольтную обмотку трансфор-.матора 15. Одновременно с этим вмагнитопроводе 14 начинает нарастатьмагнитный поток, пронизывающий и область внутрианодного пространства слазерной плазмой. Воздействие наплазму такого магнитного поля увеличивает число непрорекомбинировавшихионов дейтерия и сужает их угловоераспределение,делая его более направленным вдоль оси трубки. Одновременно с нарастанием магнитного потока в магнитопроводе 14 в высоковольтной обмотке 1 б трансформатора, подключенной через ввод 9 к аноду 4,возбуждается импульс ускоряющего напряжения. При этом, как показываетрасчет, процесс воздействия магнитно.го поля на плазму и процесс возбуждения высоковольтного импульса протекают достаточно эффективно, еслихарактерный поперечный размер центральной части магнитоцровода с удовлетворяет неравенству сЕ , где 0расстояние меяду торцом центральной разомкнутой части магнитопровода и плазмообразукщей мишенью трубки 3.Дейтоны вытягиваются с поверхности вытекающего из анода плазменного сгустка и ускоряются к нейтронообразующей мишени 4, вызывая на ней ядерную реакцию с образованием нейтррнов.Антндинатроннея сетка 7 уменьшает ток вторичных электронов из-за создания напряжения смещения между ней 10 и катодом при протекании ионного тока через резистор 17. ГазопоглотйФели 10 обеспечивают в отпаянном обьеме трубки необходимый рабочий вакуум,15 Описанный импульсный генераторнейтронов за счет более эффективной работы источника дейтонов позволит, не менее, чем на порядок увеличить нейтронный поток при сохранении ради О альных размеров трубки и мощности лазере. Использование малогабаритных генераторов с потоком10 н/с повысит эффективность методов нейтронного каротажа скважин и других ядерно- геофизических исследований.