Ускорительная газонаполненная нейтронная трубка

 

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения - увеличение ресурса. Существо изобретения заключается в том, что в антикатоде ускорительной нейтронной трубки симметрично оси трубки выполнены отверстия для вытягивания дейтронов, при этом радиус а центров этих отверстий и их радиальная ширина h, выбраны из следующих условий: a «RU1/2 , h /3R, 0,03 а 0,05; 0,15 / 0,2, где R - радиус анода ускоряющей системы, м; U - величина пробивного напряжения на ускоряющем зазоре трубки, кВ; коэффициенты пропорциональности , определяемые эмпирически. Благодаря смещению отверстий в антикатоде происходит размазывание ионов по нейтронообразующей мишени в пятно с кольцеобразным сечением. 1 ил. Одной из разработок подобного вида являетсяУТУНМ 1. Недостатком этой трубки является сравнительно малый нейтронный поток ( 107 н/с), связанный с низкой эмиссионной способностью ионного источника по дейтронам. Значительный рост нейтронного потока (до 5-10 н/с) достигнут в ускорительной трубке Зетатрон, разработанной в Sandia National Laboratory, USA (2) - прототип, за счет повышения эффективности ионного источника , Она/ одержит ионный источник с XI О J01 Ю О VJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЯ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (л ! о

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4825444/21 (22) 17,05.90 (46) 30,09.92. Бюл. ¹ 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт геологических, геофизических и геохимических информационных систем, Специальное конструкторско-технологическое бюро с экспериментальным производством Института ядерных исследований АН УССР и Раменский филиал Всесоюзного . научно-исследовательского проектно-конструкторского и технологического института геологических, геофизических и геохимических информационных систем (72) В. М, Гулько, В. Н. Гусаров, B. Н, Дыдычкин, А. В. Измайлов, H. Ф. Коломиец,И. А.

Мартьянов, P. П, Плешакова, А. Е. Шиканов, Б, B. Михайленко и К, И, Яковлев (56) 1, Гулька В. M. и др. Ионно-вакуумные приборы для генерации нейтронов в электронной технике, / Киев, изд-во Техника, 1988, с, 19-20, 2. Shope . е1 а!!. Fuf, J. Арр!., Radiat! вот, 1983, ч, 34, ¹ 1, р, 269.

Изобретения относится к области ускорительной техники, в частности к устройствам для генерации управляемых нейтронных полей в геофизических скважинах.

Известны газонаполненные ускорительные трубки (УТ), используемые для этих целей, в которых нейтроны получаются в (с!, с) и (t, d) ядерных реакциях, а ионы тяжелого водорода (реагенты) образуются при разряде в скрещенных электромагнитных полях, . Ы 1765907 А1 (st>s Н 05 Н 5/00, 6 21 Q 4/02 (54) УСКОРИТЕЛЬНАЯ ГАЗОНАПОЛНЕННАЯ НЕЙТРОННАЯ ТРУБКА (57) Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения — увеличение ресурса, Существо изобретения заключается в том, что в антикатоде ускорительной нейтронной трубки симметрично оси трубки выполнены отверстия для вытягивания дейтронов, при этом радиус а центров этих отверстий и их радиальная ширина h, выбраны из следующих условий: а =aRU" 2, h = pR, 003 < а< 005;

0,15 < P < 0,2, где R — радиус анода ускоряющей системы, м; U — величина пробивного напряжения на ускоряющем зазоре трубки, кВ; аи/3- коэффициенты пропорциональности, определяемые эмпирически.

Благодаря смещению отверстий в антикатоде происходит размазывание ионов по нейтронообразующей мишени в пятно с кольцеобразным сечением, 1 ил, Одной из разработок подобного вида является УТ УНГ-1 (1).

Недостатком этой трубки является сравнительно малый нейтронный поток (10 н/с), связанный с низкой эмиссионной способноСтью ионного источника по дейтронам.

Значительный рост нейтронного потока (до 5 10 н/с) достигнут в ускорительной

8 трубке "Зетатрон", разработанной в Sandia

National 1.aboratory, USA (2) — прототип, за счет повышения эффективности ионного источника, Она одержит ионный источник с

1765907

55 цилиндрическим анодом, холодными катодом и антикатодом, находящимися в продольном постоянном магнитном поле, и ускорительную диодную систему с цилиндрическим анодом, закрепленным на антикатоде ионного источника и цилиндрическим катодом, на дне которого расположена нейтроноабразующая мишень, Однако в этой трубке, согласно (2), возникает проблема ресурса из-за эффекта фокусировки ионного потока на нейтронаобразующей мишени, приводящей к ее неравномерному выгоранию.

Эксперименты и расчет показывают, что возможные изменения геометрии диодной системы и формы ускоряющего импульса не приводят к существенной расфокусировке пучка, что связано с дополнительной фокусировкой ионов электронной линзой, формируемой в области мишени за счет ионна-электронной эмиссии.

Целью изобретения являлось увеличение ресурса мишени трубки при сохранении нейтронного выхода.

Поставленная цель достигается тем, что в известной трубке антикатад снабжен отверстиями для вытягивания дейтронов, расположенных симметрично друг относительно друга и смещенных от центра антикатода по радиусу на расстояние а и имеющих поперечную ширину и, удовлетворяющих соотношениям: а= aRU1 2, (1)

h= pR, (2) где R — радиус анода ускоряющей системы;

U — величина пробойного напряжения на ускоряющем зазоре, УТ в кВ, коэффициенты, а, Р удовлетворяют следующим неравенствам:

0,03 < а< 0,05, 0,15< Р < 0,2. (3)

Формулы (1)-(3) получены на основании математического эксперимента, в кОтором анализировалась динамика атомарных и молекулярных ионов тяжелого водорода со случайным перебором начальных динамическихусловий, B результате получалась информация о степени размытия ионного пятна на поверхности мишени. Полученные рекомендации в виде соотношений (1)-(3) использованы при изготовлении экспериментальных образцов УТ на ЗЗЭВП, для которых установлено значительное (= в полтора раза) повышение ресурса.

Принцип работы устройства поясняется чертежом (фиг, 1а), имеющим следующие позиции: 1 — катод ионного источника, 2— анод ионного источника, 3 — антикатод ион15

50 ного источника, 4 — анод ускоряющей системы, 5 — катод ускоряющей системы, 6 — нейтронообразующая мишень, 7 — корпус, 8— электрические вводы, 9 — хранилище изотопов водорода.

Антикатод может иметь несколько вариактов конструктивного выполнения.. Первый вариант показан на фиг. 1 б в сечении

А-А. Отверстия имеют форму круга диаметром h. Второй вариант(фиг. 1в) предполагает наличие секторальных отверстий, которые могут быть образованы путем расположения диска радиуса (а - -) в центре

2 крестовины, закрепленной в круглом окне, Этот вариант используется в процессе модернизации серийной УТ типа УНГ-1, выпускаемой ЗЗЭВП.

Трубка работает следующим образом.

Между катодом и анодом ионного источника подается напряжение от (0,2-2) кВ, при этом антикатод находится под потенциалом катода или близким к нему. При этом в ионном источнике зажигается разряд Пекинга, для эффективного горения которого необходимо наличие магнитного поля с индукцией от

10 да 50 мТл, Благодаря ускоряющему полю происходит вытягивание и ускорение ионов тяжелого водорода к мишени 5 в диаднам зазоре 4-5. На мишени в результате (d - t) реакции образуются нейтроны. Благодаря смещению отверстий в антикатоде происходит размазывание ионов по мишени в пятно, имеющее кольцеобразнае очертание.

За счет этого увеличивается ресурс трубки примерно в 1,5 раза. Эта обеспечивает технико-экономический эффект-увеличение времени непрерывной работы каротажного генератора нейтронов от вскрытия до вскрытия.

Формула изобретения

Ускорительная газонаполненная нейтронная трубка, содержащая цилиндрический вакуумноплатный корпус, в котором последовательно вдоль продольной оси расположены ионный источник, включающий соосно расположенные катод, цилиндрический анод и антикатод, ускоряющую диодную систему с цилиндрическим анодом, закрепленным на антикатоде ионного источника и цилиндрическим катодом, на выхаднам торце которого расположена нейтронообразующая мишень, и систему формирования продольного магнитного поля в ионнам источнике, отл ича ю ща я ся тем, что, с целью увеличения ресурса, антикатод снабжен отверстиями для вытягивания дейтронов, расположенных симметрична относительно его продольной аси, при этом

1765907

Составитель K. Катинова

Техред М,Моргентал Корректор Е. Папп

Редактор Л. Народная

Заказ 3390 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 радиус а, их центров и радиальная ширина h выбраны согласно следующим условиям; а = я 1!2,ì, h= PR,м, 0,03 < а< 0,05; 0,15 < 3< 0,2, где R — радиус анода ускоряющей системы, м;

U — величина пробойного напряжения на ускоряющем зазоре трубки, кВ; а- коэффициент пропорционально

5 сти,кВ"

P — коэффициент пропорциональности