Импульсный нейтронный генератор

Полезная модель относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначена для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов.
Известен генератор нейтронов, содержащий нейтронную трубку и высоковольтный источник напряжения питания, выполненный на накопительном конденсаторе, включенном между высоковольтным источником питания и первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора (в случае биполярного питания нейтронной трубки - первичными обмотками высоковольтных импульсных трансформаторов). Геофизическая аппаратура. Недра, вып. 43, 1970 г., с. 132-146. Однако этот генератор нейтронов имеет большие габариты, массу.
Известен импульсный нейтронный генератор, содержащий нейтронную трубку, накопительный конденсатор, высоковольтный импульсный трансформатор и формирователь импульса поджига ионного источника нейтронной трубки. Схема формирователя включает отдельные элементы: конденсатор, импульсный трансформатор поджига, линию задержки, элемент ограничивающий длительность горения ионного источника. Авторское свидетельство SU 307539, Н05Н 1/00. Схема громоздка, имеет много элементов, для размещения которых нужно дополнительное место. Генератор имеет большие габариты.
Известна также схема питания генератора импульсного потока ионизирующего излучения, содержащая нейтронную трубку, высоковольтный трансформатор, накопительный конденсатор в цепи первичной обмотки трансформатора, конденсатор питания ионного источника, высоковольтный дроссель с дополнительной секцией включенной параллельно поджигающему промежутку ионного источника нейтронной трубки. Авторское свидетельство SU 795279, G21G 4/02.  Высоковольтный дроссель - сложное электротехническое устройство, требующее много места.
Известен импульсный нейтронный генератор, содержащий размещенные по оси в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, высоковольтный трансформатор с чашеобразным электродом, в чаше которого размещена ускорительная трубка, в него введен распределитель электрического поля, выполненный в виде поверхности тела вращения из материала с высоким удельным сопротивлением и соединенный одним основанием с кромкой чашеобразного электрода, а другим - с торцом корпуса. Авторское свидетельство SU 679082, Н05Н 1/00. Выбран в качестве прототипа.
В известном генераторе поджиг ионного источника нейтронной трубки осуществляется формирователем импульса поджига, включающим известные элементы: импульсный трансформатор поджига, линию задержки и т.д. Для размещения элементов необходимо место.
Задачей полезной модели является уменьшение габаритов, массы.
Техническим результатом полезной модели является уменьшение габаритов и массы генератора.
Технический результат достигается тем, что в импульсном нейтронном генераторе, содержащем размещенный по оси в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, высоковольтный трансформатор с чашеобразным электродом, в чаше которого размещена ускорительная трубка, коаксиально трубке размещен распределитель электрического поля, выполненный в виде поверхности тела вращения из материала с высоким удельным сопротивлением и соединенный одним основанием с кромкой чашеобразного электрода, а другим - с торцом корпуса, одна десятая часть распределителя электрического поля подключена параллельно поджигающему промежутку ионного источника нейтронной трубки.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1-2.
На фиг. 1 представлен предложенный генератор импульсного потока ионизирующего излучения, где 1 - металлический корпус, 2 - нейтронная трубка, 3 - высоковольтный импульсный трансформатор, 4 - чашеобразный электрод, 5 - распределитель электрического поля, 6 - часть распределителя электрического поля, 7 - отвод, 8 - накопительный конденсатор, 9 - конденсатор источника, 10 - коммутатор, 11 - дроссель, 12 - крышка, 13 - температурный компенсатор, 14 - высоковольтный герметичный проходной изолятор.
На фиг. 2 представлена электрическая схема генератора, где 2 - нейтронная трубка, 3 - высоковольтный импульсный трансформатор, 5 - распределитель электрического поля, 6 - часть распределителя электрического поля, 7 - отвод, 8 - накопительный конденсатор, 9 - конденсатор источника, 10 - коммутатор, 11 - дроссель,
Генератор выполнен в металлическом корпусе 1, залитом жидким диэлектриком, внутри которого размещена нейтронная трубка 2, высоковольтный импульсный трансформатор 3, выход вторичной обмотки соединен с чашеобразным электродом 4, с началом распределителя электрического поля 5 и мишенным М электродом нейтронной трубки 2. Конец распределителя электрического поля 5 соединен с металлическим корпусом генератора 1 и катодом К нейтронной трубки. Величина сопротивления распределителя электрического поля выбирается из расчета приблизительно 25-30 кОм.
зap.
Приблизительно от одной десятой части распределителя электрического поля 6 выполнен отвод 7, соединенный с поджигом П ионного источника нейтронной трубки. Для обеспечения срабатывания ионного источника нейтронной трубки необходим импульс напряжения амплитудой 10-12 кВ. С учетом того что на вторичной обмотке трансформатора формируется импульс напряжения амплитудой 100-120 кВ, одновременно с ним на части распределителя электрического поля 6 формируется импульс напряжения амплитудой 10-12 кВ, который прикладывается к поджигающему промежутку ионного источника нейтронной трубки К-П и вызывает срабатывание источника нейтронной трубки. Для ограничения тока источника питания U, возникающего при срабатывании (замыкании промежутка А-К), служит зарядный дроссель 11.
Для обеспечения электрической прочности генератор залит жидким диэлектриком. В качестве жидкого диэлектрика в генераторе использовано трансформаторное масло ТКП.
На крышке генератора 12 установлен температурный компенсатор 13 и высоковольтный герметичный проходной изолятор 14.
Такое решение освобождает от необходимости выполнения импульсного трансформатора поджига и линии задержки как самостоятельных конструктивных элементов в отдельном технологическом процессе. Это позволяет уменьшить габаритные размеры и массу импульсного нейтронного генератора.
Генератор работает следующим образом.
4
При подаче импульса запуска на управляющий электрод коммутатора 10 происходит разряд накопительного конденсатора 8 на первичную обмотку импульсного высоковольтного трансформатора 3. При этом на вторичной обмотке трансформатора формируется импульс напряжения амплитудой 100-120 кВ и передается через чашеобразный электрод 4 на мишенный электрод М трубки 2. Одновременно на части 6 распределителя электрического поля 5 формируется импульс напряжения амплитудой 10-15 кВ, который подается через отвод 7 на поджигающий промежуток ионного источника нейтронной трубки П-К, приводит его к срабатыванию и производству ионов дейтерия, которые ускоряются в направлении мишени М. При бомбардировке мишени М нейтронной трубки 2 ионами дейтерия в результате ядерной реакции T(d,n)He образуются нейтроны.
Таким образом, создание импульсного нейтронного генератора в соответствии с предложенным техническим решением позволило уменьшить его габариты и массу приблизительно на 20% за счет использования части распределителя электрического поля для выполнения функций импульсного трансформатора поджига ионного источника нейтронной трубки и линии задержки. Дополнительно данное решение позволяет повысить надежность нейтронного генератора за счет уменьшения количества элементов в электрической схеме.