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 и 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 коаксиально в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку, накопительный конденсатор и высоковольтный трансформатор с многорядной вторичной обмоткой и межрядной изоляцией, выступающей за пределы рядов, выполненной на каркасе в виде полого цилиндра из феррита с металлическим дном, соединенным с концом вторичной обмотки трансформатора и с мишенной частью нейтронной трубки. Параллельно с вторичной обмоткой высоковольтного трансформатора введена дополнительная обмотка, намотанная проводом с высоким удельным сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью, соединенная одним концом с металлическим дном, а другим с началом вторичной обмотки. Патент РФ RU 2551840, Н05Н 1/00. Выбран в качестве прототипа.
В известном генераторе поджиг источника нейтронной трубки осуществляется формирователем импульса поджига, включающим известные элементы: импульсный трансформатор поджига, формирующий импульс напряжения амплитудой 10-15 кВ, 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 размещенные коаксиально в герметичном корпусе, залитом жидким диэлектриком, нейтронную трубку, элементы схемы питания ионного источника нейтронной трубки, накопительный конденсатор и высоковольтный трансформатор с вторичной обмоткой и параллельно с ней дополнительной обмоткой с высоким сопротивлением, намотанные на каркасе в виде полого цилиндра из феррита с металлическим дном, и соединенные одними концами с металлическим дном и с мишенным электродом нейтронной трубки, а другими - с началом вторичной обмотки и корпусом генератора, часть дополнительной обмотки высоковольтного трансформатора 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 - ферритовый сердечник, 4 - металлическое дно, 5 - вторичная многорядная обмотка, 6 - дополнительная обмотка, намотанная проводом с высоким удельным электрическим сопротивлением, 7 - первичная обмотка, 8 - часть дополнительной обмотки, 9 - отвод, 10 - накопительный конденсатор, 11 - конденсатор источника, 12 - дроссель, 13 - крышка генератора, 14 - температурный компенсатор, 15 - высоковольтный герметичный проходной изолятор.
На фиг. 2 представлена электрическая схема генератора, где 2 - нейтронная трубка, 3 - ферритовый сердечник, 5 - вторичная многорядная обмотка, 6 - дополнительная обмотка, 7 - первичная обмотка, 8 - часть дополнительной обмотки, 9 - отвод, 10 - накопительный конденсатор, 11 - конденсатор источника, 12 - дроссель.
Генератор выполнен в металлическом корпусе 1, залитом жидким диэлектриком, внутри которого размещена нейтронная трубка 2, высоковольтный импульсный трансформатор, содержащий цилиндрический полый ферритовый сердечник 3, закрытый металлическим дном 4. На сердечнике расположена вторичная многорядная обмотка 5. Одновременно с намоткой вторичной обмотки, параллельно с ней на некотором расстоянии, наматывается дополнительная обмотка 6 проводом с высоким удельным сопротивлением и высокой магнитной проницаемостью. Величина сопротивления дополнительной обмотки составляет 25-30 кОм.
зар.
Начало вторичной многорядной 5, дополнительной 6 и первичной 7 обмоток соединены с металлическим корпусом 1 генератора и катодом К нейтронной трубки. Концы вторичной многорядной 5 и дополнительной 6 обмоток соединены с металлическим дном 4 и мишенным электродом М нейтронной трубки 2. Приблизительно от одной десятой части витков дополнительной обмотки 8 выполнен отвод 9, соединенный с поджигом П нейтронной трубки. Для обеспечения срабатывания ионного источника нейтронной трубки необходим импульс напряжения амплитудой 10-12 кВ. С учетом того, что на вторичной многорядной обмотке 5 трансформатора формируется импульс напряжения амплитудой 100-120 кВ, одновременно с ним на части 8 дополнительной обмотки 6 формируется импульс напряжения амплитудой 10-12 кВ, который прикладывается к поджигающему промежутку ионного источника нейтронной трубки К-П и вызывает срабатывание ионного источника нейтронной трубки. Для ограничения тока источника питания U, возникающего при срабатывании (замыкании промежутка А-К), служит зарядный дроссель 12.
Для обеспечения электрической прочности генератор залит жидким диэлектриком. В качестве жидкого диэлектрика в генераторе использовано трансформаторное масло ТКП.
На крышке генератора 13 установлен температурный компенсатор 14 и высоковольтный герметичный проходной изолятор 15.
Такое решение освобождает от необходимости выполнения импульсного трансформатора поджига ионного источника нейтронной трубки и линии задержки как самостоятельного конструктивного элемента 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 Ком. (на фиг. 1 не показан) происходит разряд накопительного конденсатора 10 на первичную обмотку 7 высоковольтного трансформатора. При этом на вторичной многорядной обмотке 5 формируется импульс напряжения амплитудой 100-120 кВ, который передается через металлическое дно 4 на мишенный электрод М нейтронной трубки 2. Одновременно на части дополнительной обмотки 8 с отводом 9 формируется импульс напряжения амплитудой 10-12 кВ, который подается 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 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 дополнительной обмотки высоковольтного трансформатора в качестве 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.