RU167314U1

RU167314U1 - Pulsed neutron generator

Info

Publication number: RU167314U1
Application number: RU2016120897U
Authority: RU
Inventors: Владимир Тимофеевич Бобылев; Юрий Павлович Кузнецов
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-01-10

Abstract

Полезная модель относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначена для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов. Импульсный нейтронный генератор содержит 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. Техническим результатом является уменьшение габаритов и массы генератора. 2 ил.The utility model relates to the field of physical instrumentation, in particular to neutron radiation sources, and is intended for use in the development of neutron and x-ray generators. A pulsed neutron generator comprises a high-voltage transformer with a cup-shaped electrode placed in the cup of which an accelerating tube is placed along the axis in a sealed enclosure filled with liquid dielectric. Coaxial to the tube is an electric field distributor made in the form of a surface of a body of revolution made of a material with high resistivity and connected by one base to the edge of the cup-shaped electrode and the other to the end of the housing. One tenth of the electric field distributor is connected parallel to the firing gap of the ion source of the neutron tube. The technical result is to reduce the size and weight of the generator. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначена для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов.The utility model relates to the field of physical instrumentation, in particular to neutron radiation sources, and is intended for use in the development of neutron and x-ray generators.

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.A neutron generator is known that contains a neutron tube and a high voltage power supply source, made on a storage capacitor connected between the high voltage power source and the primary winding of the high voltage pulse transformer (in the case of a bipolar power neutron tube, the primary windings of high voltage pulse transformers). Geophysical equipment. Subsoil, issue. 43, 1970, p. 132-146. However, this neutron generator has large dimensions, mass.

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.Known pulsed neutron generator containing a neutron tube, a storage capacitor, a high voltage pulse transformer and a pulse shaper ignition of the ion source of the neutron tube. The shaper circuit includes individual elements: a capacitor, a pulse ignition transformer, a delay line, an element limiting the duration of burning of an ion source. Copyright certificate SU 307539, H05H 1/00. The circuit is cumbersome, has many elements, which require additional space to accommodate. The generator has large dimensions.

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.There is also known a power supply circuit for a pulse generator of ionizing radiation containing a neutron tube, a high voltage transformer, a storage capacitor in the primary circuit of the transformer, an ion source power capacitor, a high voltage inductor with an additional section connected in parallel to the ignition gap of the neutron tube ion source. Copyright certificate SU 795279, G21G 4/02. High-voltage inductor is a complex electrical device that requires a lot of space.

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.Known pulsed neutron generator, containing placed on the axis in a sealed enclosure, filled with a liquid dielectric, a high-voltage transformer with a cup-shaped electrode, in the bowl of which an accelerator tube is placed, an electric field distributor is introduced into it, made in the form of a surface of a body of revolution made of a material with high resistivity and connected by one base to the edge of the cup-shaped electrode, and the other to the end of the housing. Copyright certificate SU 679082, Н05Н 1/00. Selected as a prototype.

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.In a known generator, ignition of an ion source of a neutron tube is carried out by an ignition pulse shaper, including known elements: a pulse ignition transformer, a delay line, etc. To place items you need a place.

Задачей полезной модели является уменьшение габаритов, массы.The objective of the utility model is to reduce the size and weight.

Техническим результатом полезной модели является уменьшение габаритов и массы генератора.The technical result of the utility model is to reduce the size and mass of the generator.

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.The technical result is achieved by the fact that in a pulsed neutron generator, containing a high-voltage transformer with a cup-shaped electrode placed axially in a sealed enclosure filled with a liquid dielectric, in the cup of which there is an accelerating tube, an electric field distributor made in the form of a surface of a body of revolution made of material with high resistivity and connected by one base to the edge of the cup-shaped electrode, and the other to the end of the housing, one tenth of predelitelya electric field is connected in parallel incinerate interval ion source neutron tube.

Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1-2.The essence of the utility model is illustrated in FIG. 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.In FIG. 1 shows the proposed generator of a pulse stream of ionizing radiation, where 1 is a metal case, 2 is a neutron tube, 3 is a high-voltage pulse transformer, 4 is a bowl-shaped electrode, 5 is an electric field distributor, 6 is a part of an electric field distributor, 7 is a tap, 8 is storage capacitor, 9 - source capacitor, 10 - commutator, 11 - inductor, 12 - cover, 13 - temperature compensator, 14 - high-voltage sealed bushing.

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,In FIG. 2 shows the electric circuit of the generator, where 2 is a neutron tube, 3 is a high-voltage pulse transformer, 5 is an electric field distributor, 6 is a part of an electric field distributor, 7 is a tap, 8 is a storage capacitor, 9 is a source capacitor, 10 is a switch, 11 - throttle

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.The generator is made in a metal case 1, filled with a liquid dielectric, inside which a neutron tube 2 is placed, a high-voltage pulse transformer 3, the output of the secondary winding is connected to a bowl-shaped electrode 4, with the beginning of the electric field distributor 5 and the target M electrode of the neutron tube 2. The end of the electric field distributor 5 is connected to the metal casing of the generator 1 and the cathode K of the neutron tube. The resistance value of the electric field distributor is selected based on approximately 25-30 kOhm.

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_зap., возникающего при срабатывании (замыкании промежутка А-К), служит зарядный дроссель 11.Approximately one tenth of the electric field distributor 6 has an outlet 7 connected to the ignition P of the ion source of the neutron tube. To ensure the operation of the ion source of the neutron tube, a voltage pulse with an amplitude of 10-12 kV is required. Taking into account the fact that a voltage pulse with an amplitude of 100-120 kV is formed on the secondary winding of the transformer, at the same time a voltage pulse with an amplitude of 10-12 kV is generated on the part of the electric field distributor 6, which is applied to the ignition gap of the K-P neutron tube ion source and causes a trip neutron tube source. To limit the current of the power supply U _zap. that occurs when triggered (closing the gap AK), serves as a charging choke 11.

Для обеспечения электрической прочности генератор залит жидким диэлектриком. В качестве жидкого диэлектрика в генераторе использовано трансформаторное масло ТКП.To ensure electrical strength, the generator is filled with a liquid dielectric. TKP transformer oil is used as a liquid dielectric in the generator.

На крышке генератора 12 установлен температурный компенсатор 13 и высоковольтный герметичный проходной изолятор 14.On the cover of the generator 12 is installed a temperature compensator 13 and a high-voltage sealed bushing insulator 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.Such a solution eliminates the need for a pulse ignition transformer and a delay line as independent structural elements in a separate process. This allows to reduce the overall dimensions and mass of the pulsed neutron generator.

Генератор работает следующим образом.The generator operates as follows.

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)He⁴ образуются нейтроны.When a start pulse is applied to the control electrode of the switch 10, the storage capacitor 8 is discharged to the primary winding of the high-voltage pulse transformer 3. At the same time, a voltage pulse with an amplitude of 100-120 kV is generated on the secondary winding of the transformer and transmitted through the cup-shaped electrode 4 to the target electrode M of the tube 2. Simultaneously on part 6 of the electric field distributor 5, a voltage pulse with an amplitude of 10-15 kV is generated, which is fed through branch 7 to the ignition gap of the ion source Throne tube P-C causes it to produce tripping and deuterium ions which are accelerated towards the target by bombarding a target M. M neutron tube 2 deuterium ions to nuclear reaction T (d, n) He ⁴ neutrons are produced.

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.Thus, the creation of a pulsed neutron generator in accordance with the proposed technical solution made it possible to reduce its dimensions and weight by approximately 20% by using a portion of the electric field distributor to perform the functions of a pulsed transformer for igniting an ion source of a neutron tube and a delay line. Additionally, this solution improves the reliability of the neutron generator by reducing the number of elements in the electrical circuit.

Claims

A pulsed neutron generator comprising an axially placed in a sealed enclosure filled with a liquid dielectric, a high-voltage transformer with a cup-shaped electrode, in the bowl of which an accelerating tube is placed, an electric field distributor is made coaxially to the tube, made in the form of a surface of a body of revolution made of a material with high resistivity and connected one base with the edge of the cup-shaped electrode, and the other with the end of the housing, characterized in that one tenth of the distributor is electrically th field connected in parallel with the ion source ignites interval neutron tube.