Блок излучателя нейтронов



Блок излучателя нейтронов
Блок излучателя нейтронов
Блок излучателя нейтронов

Владельцы патента RU 2399977:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова" (ФГУП "ВНИИА") (RU)

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, предназначенным для проведения геофизических исследований нефтяных, газовых и рудных скважин. Блок излучателя нейтронов содержит нейтронную трубку, схему питания нейтронной трубки с каскадным умножителем напряжения и высоковольтным трансформатором на входе, температурный компенсатор и теплоотвод. Между нейтронной трубкой и корпусом излучателя нейтронов коаксиально нейтронной трубке установлен цилиндрический экран. Каждый каскад умножителя состоит из двух коаксиально расположенных цилиндрических конденсаторов, последовательно соединенных с цилиндрическими конденсаторами модулей других каскадов. Последовательно соединенные наружные цилиндрические конденсаторы образуют выравнивающую колонну. Последовательно соединенные внутренние цилиндрические конденсаторы образуют повышающую колонну. Высоковольтный трансформатор подключен к входу умножителя напряжения. Температурный компенсатор выполнен поршневым, размещен в отдельном корпусе и состоит из поршня с уплотнительными герметизирующими кольцами. Блок излучателя нейтронов заполнен жидким диэлектриком. Изобретение позволяет повысить надежность работы блока излучателя нейтронов в широком диапазоне температур, уменьшить габариты и массу. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Блок излучателя нейтронов относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, предназначенным для проведения геофизических исследований нефтяных, газовых и рудных скважин.

Известен малогабаритный генератор нейтронов (см., например, Геофизическая аппаратура. Недра, вып.43, 1970 г., с.132-146), содержащий нейтронную трубку и высоковольтный источник напряжения питания, выполненный на накопительном конденсаторе, включенном между высоковольтным источником питания и первичной обмоткой высоковольтного импульсного трансформатора.

Этот малогабаритный генератор нейтронов питается от импульсного высоковольтного источника напряжения питания.

Наиболее близким к предложенному является скважинный импульсный нейтронный генератор (см., например, патент РФ №71804, кл. G21G 4/02, 2007), содержащий нейтронную трубку и схему питания нейтронной трубки, состоящую из конденсатора накопительного, двух высоковольтных трансформаторов, соединенных между собой механически и электрически с помощью резьбовых электрических контактов, нейтронная трубка и высоковольтный источник питания нейтронной трубки помещены в полый тонкостенный экран, между высоковольтным источником питания и тонкостенным экраном расположен электроизоляционный каркас из твердого диэлектрика и температурный компенсатор, выполненный в виде сильфона, все элементы выполнены в виде тел вращения и размещены в герметичном корпусе.

В известном импульсном нейтронном генераторе электропитание нейтронной трубки импульсное, формируется высоковольтными элементами (высоковольтными конденсаторами и трансформаторами), расположенными внутри полого тонкостенного экрана, находящегося под потенциалом корпуса. Внутри тонкостенного экрана по всей длине выступает острая кромка, обращенная в сторону высоковольтных узлов, что при включенном нейтронном генераторе может привести к увеличению напряженности электрического поля и в дальнейшем к электрическому пробою электроизоляционного каркаса.

Соединение всех элементов источника питания нейтронной трубки с помощью резьбовых электрических контактов требует дополнительных затрат времени при сборке и разборке нейтронных генераторов.

Кроме того, в известном нейтронном генераторе температурный компенсатор выполнен на сильфоне, служащем для компенсации изменяемого объема нейтронного генератора при изменении температуры. Для обеспечения термокомпенсации в широком диапазоне температур необходимо изменять размеры сильфона в широких пределах, что приводит к существенному увеличению габаритов и массы нейтронного генератора.

Предложенный блок излучателя нейтронов решает задачу повышения надежности работы в широком диапазоне температур, уменьшения габаритов и массы.

Для этого в блоке излучателя нейтронов, содержащем нейтронную трубку, схему питания нейтронной трубки с высоковольтным трансформатором на входе и температурный компенсатор, причем все элементы выполнены в виде тел вращения и размещены в герметичном корпусе, схема питания состоит из умножителя напряжения, подключенного к нейтронной трубке, на нейтронной трубке установлен теплоотвод, между нейтронной трубкой и корпусом излучателя нейтронов коаксиально нейтронной трубке установлен цилиндрический экран, умножитель напряжения выполнен каскадным, каждый каскад представляет собой отдельный модуль, состоящий из двух коаксиально расположенных цилиндрических конденсаторов, последовательно соединенных с цилиндрическими конденсаторами модулей других каскадов, при этом последовательно соединенные наружные цилиндрические конденсаторы модулей образуют выравнивающую колонну, а последовательно соединенные внутренние цилиндрические конденсаторы модулей образуют повышающую колонну, высоковольтный трансформатор подключен к входу умножителя напряжения, вторичная обмотка высоковольтного трансформатора выполнена секционированной, а первичная низковольтная обмотка расположена в отдельной секции, температурный компенсатор выполнен поршневым и размещен в отдельном корпусе, жестко и герметично установленном в корпусе блока излучателя нейтронов, заполненном жидким диэлектриком, и состоит из малогабаритного поршня, на цилиндрической поверхности которого и на его торцевой поверхности установлены уплотнительные герметизирующие кольца, каскады умножителя напряжения и элементы источника питания соединены между собой плавающими контактами «штырь-гнездо», а между высоковольтными элементами конструкции и корпусом блока излучателя нейтронов расположена многослойная высоковольтная изоляция.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема блока излучателя нейтронов, на фиг.2 показана схема умножителя напряжения, на фиг.3 представлена конструкция высоковольтного трансформатора.

Блок излучателя нейтронов состоит (см. фиг.1) из нейтронной трубки 1, установленного на ней теплоотвода 2, цилиндрического экрана 3, 4, умножителя напряжения 5, высоковольтного трансформатора 6 и температурного компенсатора 7, размещенных в корпусе 8 и изолированных от корпуса высоковольтной изоляцией 9.

Умножитель напряжения 5 (см. фиг.2) выполнен каскадным, каждый каскад представляет собой отдельный конструктивный модуль, состоящий из двух коаксиально расположенных цилиндрических конденсаторов: наружного цилиндрического конденсатора 10 и внутреннего цилиндрического конденсатора 11, конденсаторы всех модулей соединены последовательно плавающими контактами «штырь 12 - гнездо 13», причем объединенные наружные цилиндрические конденсаторы образуют выравнивающую колонну, а объединенные внутренние цилиндрические конденсаторы образуют повышающую колонну, обкладки цилиндрических конденсаторов изолированы высокотермостойкой пленкой 14 с повышенной электропрочностью.

Высоковольтный трансформатор 6 (см. фиг.3) представляет собой секционированный каркас 15, в секциях которого расположена высоковольтная вторичная обмотка 16 трансформатора, низковольтная первичная обмотка 17 расположена в отдельной секции.

Температурный компенсатор 7 (см. фиг.1) выполнен в виде малогабаритного поршня 18, размещенного в корпусе 19, на цилиндрической поверхности поршня 18 с обеих сторон и на его торцевой поверхности установлены уплотнительные герметизирующие кольца 20. Корпус 19 температурного компенсатора жестко и герметично закреплен в корпусе 8 блока излучателя нейтронов, заполненном жидким диэлектриком 21.

Предложенный малогабаритный блок излучателя нейтронов выполнен на нейтронной трубке 1, электропитание которой осуществляется от высоковольтного источника постоянного напряжения (диодно-емкостного умножителя напряжения). Для обеспечения стабильности работы трубки в широком диапазоне температур на трубке установлен медный теплоотвод 2, стабилизирующий тепловой режим нейтронной трубки. В блоке излучателя нейтронов между нейтронной трубкой 1 и корпусом 8 блока излучателя нейтронов коаксиально нейтронной трубке 1 установлен цилиндрический экран, состоящий из двух частей 3, 4 из алюминиевого сплава, выполненный полированным со скругленными кромками для выравнивания напряженности электрического поля между нейтронной трубкой 1 и корпусом 8 блока излучателя нейтронов. Нейтронная трубка 1 соединена с каскадным умножителем напряжения 5, выполненным по диодно-емкостной схеме. Каждый каскад умножителя напряжения выполнен в виде отдельного модуля. В каждом модуле цилиндрические конденсаторы 10, 11 расположены коаксиально и соединены с цилиндрическими конденсаторами других модулей последовательно, причем объединенные цилиндрические конденсаторы 10, расположенные с внешней стороны модуля, образуют выравнивающую колонну, оказывающую положительное воздействие на работу умножителя, увеличивая его выходную емкость. Повышающая колонна, образованная последовательно соединенными цилиндрическими конденсаторами 11 и размещенная внутри выравнивающей колонны, позволяет снизить паразитную емкость на корпус.

Обкладки цилиндрических конденсаторов 10, 11 изолированы диэлектриком.

В качестве диэлектрика между обкладками цилиндрических конденсаторов 10, 11 применена высокотермостойкая пленка «Каптон», имеющая высокую электропрочность.

Электропитание умножителя напряжения 5 осуществляется через высоковольтный трансформатор 6, вторичная высоковольтная обмотка которого выполнена секционированной, а первичная низковольтная обмотка расположена в отдельной секции, что обеспечивает высокую электрическую прочность и минимальную паразитную емкость трансформатора.

Каскады умножителя напряжения 5, выполненные в виде отдельных модулей, соединены между собой плавающими контактами «штырь-гнездо» 12, 13. Такое соединение модулей способствует снижению напряженности электрического поля между остриями электромонтажа и корпусом блока.

Во внутренней полости корпуса 8 блока излучателя нейтронов установлен малогабаритный поршневой температурный компенсатор 7, обеспечивающий термокомпенсацию в широком диапазоне температур от -50 до +155°С. На цилиндрической поверхности поршня 18, размещенного в корпусе 19, заполненном жидким диэлектриком 21, с обеих сторон и на торцевой поверхности установлены уплотнительные герметизирующие кольца 20 из термостойкой фторсиликоновой резиновой смеси, обладающей высокими физико-механическими свойствами, обеспечивающими надежную герметизацию поршня 18.

Корпус термокомпенсатора 19 жестко и герметично присоединен к корпусу 8 блока излучателя нейтронов.

Преимущество предложенной конструкции блока излучателя нейтронов состоит в том, что высоковольтная изоляция блока излучателя нейтронов, выполненная из многослойной термостойкой пленки, обеспечивает необходимую электропрочность между высоковольтными элементами конструкции блока и корпусом.

Выполнение каскадов умножителя в виде отдельных модулей, соединенных между собой плавающими контактами «штырь-гнездо», обеспечивает удобство сборки и ремонтопригодность умножителя напряжения.

Замена сильфонного термокомпенсатора на поршневой позволяет снизить габариты и массу блока излучателя нейтронов.

1. Блок излучателя нейтронов, содержащий нейтронную трубку, схему питания нейтронной трубки с высоковольтным трансформатором на входе и температурный компенсатор, причем все элементы выполнены в виде тел вращения и размещены в герметичном корпусе, отличающийся тем, что схема питания состоит из умножителя напряжения, подключенного к нейтронной трубке, на нейтронной трубке установлен теплоотвод, между нейтронной трубкой и корпусом излучателя нейтронов коаксиально нейтронной трубке установлен цилиндрический экран, умножитель напряжения выполнен каскадным, каждый каскад представляет собой отдельный модуль, состоящий из двух коаксиально расположенных цилиндрических конденсаторов, последовательно соединенных с цилиндрическими конденсаторами модулей других каскадов, при этом последовательно соединенные наружные цилиндрические конденсаторы модулей образуют выравнивающую колонну, а последовательно соединенные внутренние цилиндрические конденсаторы модулей образуют повышающую колонну, высоковольтный трансформатор подключен к входу умножителя напряжения, вторичная обмотка высоковольтного трансформатора выполнена секционированной, а первичная низковольтная обмотка расположена в отдельной секции, температурный компенсатор выполнен поршневым и размещен в отдельном корпусе, жестко и герметично установленном в корпусе блока излучателя нейтронов, заполненном жидким диэлектриком, и состоит из малогабаритного поршня, на цилиндрической поверхности которого и на его торцевой поверхности установлены уплотнительные герметизирующие кольца.

2. Блок излучателя нейтронов по п.1, отличающийся тем, что каскады умножителя напряжения и элементы источника питания соединены между собой плавающими контактами «штырь - гнездо».

3. Блок излучателя нейтронов по п.1, отличающийся тем, что между высоковольтными элементами конструкции и корпусом блока излучателя нейтронов расположена многослойная высоковольтная изоляция.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для проведения геофизических исследований скважин импульсными нейтронными методами.

Изобретение относится к способам изготовления газонаполненных нейтронных трубок и формированию нейтронного потока. .

Изобретение относится к разведке и обнаружению скрытых масс или объектов с использованием радиоактивности, конкретно к разработке схем питания импульсных нейтронных генераторов.

Изобретение относится к анализу объектов радиационными методами с помощью нейтронного излучения. .

Изобретение относится к малогабаритным запаянным нейтронным трубкам и может быть использовано при разработке генераторов нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин.
Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении источников ионизирующего излучения на основе радиоактивных элементов. .

Изобретение относится к средствам для лучевой терапии, в частности к запаянным нейтронным трубкам, и может найти применение для внутриполостного и внутритканевого терапевтического облучения онкологических больных.

Изобретение относится к области технической физики. .
Изобретение относится к области ядерной физики, а именно к получению нейтронов в результате взаимодействия ускоренных ионов дейтерия с ядрами трития, в частности к области изготовления дейтерий-тритиевых газонаполненных нейтронных трубок, которые предназначены для генерации потоков нейтронов.

Изобретение относится к изготовлению газонаполненных нейтронных трубок для генерации потоков нейтронов. .

Изобретение относится к области электротехники, к источникам нейтронного и рентгеновского излучения и других подобных устройств, в частности к экранировке аппаратов и их деталей

Изобретение относится к нейтронной технике, к средствам формирования потоков нейтронов высокой плотности и может быть использовано в экспериментальной нейтронной физике, ядерной геофизике, при анализе материалов, в том числе нейтронно-активационном анализе, и в других областях ядерной техники и технологии

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для применения в аппаратуре элементного анализа вещества на основе нейтронно-радиационных методов

Изобретение относится к области создания ускоренных ионов в нейтронных трубках, применяемых в медицине, системах идентификации ядерных материалов, устройствах каротажа нефтегазовых скважин и в других областях. В заявленном изобретении в части объема герметичной колбы трубки генерируют плазму с помощью высокочастотного безэлектродного электрического разряда, осуществляют вытягивание ионов из зоны электрического разряда и их ускорение по направлению к располагаемой вне зоны разряда нейтронопроизводящей мишени. При этом используют безэлектродный высокочастотный разряд емкостного типа, а ускоряющее ионы электрическое поле создают приложением к плазме высокого положительного потенциала. Заявленное устройство содержит герметичную колбу, нейтронопроизводящую мишень в мишенной полости, а также расположенную вне колбы систему возбуждения высокочастотного безэлектродного электрического разряда для генерации плазмы в плазменной полости. Система возбуждения разряда содержит примыкающие к стенкам колбы электроды, возбуждающие разряд емкостного типа, в плазменную полость дополнительно введен потенциальный высоковольтный электрод, а заземленный экран-экстрактор с центральным отверстием герметично изолирован от объема колбы. Технический результат заключается в увеличении ресурса нейтронной трубки. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для генерации импульсных потоков быстрых нейтронов, в частности к портативным нейтронным генераторам с запаянными нейтронными трубками, и может быть использовано в низковольтной ускорительной технике, геофизическом приборостроении, в частности, при разработке импульсных генераторов нейтронов для исследования нефтегазовых и урановых скважин методом импульсного нейтронного каротажа. Заявленный скважинный генератор нейтронов содержит импульсную нейтронную трубку и детектор, чувствительный элемент которого выполнен из кристалла алмаза, в качестве детектора используется детектор быстрых нейтронов, чувствительный элемент детектора быстрых нейтронов закреплен на внешней стороне герметичной оболочки блока импульсной нейтронной трубки в непосредственной близости от мишени импульсной нейтронной трубки. При этом выходы чувствительного элемента подсоединены через двухпроводную линию к двум резисторам нагрузки, резисторы нагрузки соединены соответственно с источниками положительного и отрицательного напряжения смещения и с входами усилителя-преобразователя разностного сигнала. Техническим результатом является исключение погрешности измерения импульсного нейтронного выхода скважинного генератора нейтронов, обусловленной импульсными электромагнитными помехами и влиянием сопутствующего рентгеновского излучения. 1 ил.

Изобретение относится к ядерной физике и медицине и может быть применено для нейтронозахватной терапии злокачественных опухолей с использованием источника нейтронов, выполненного на основе ускорителя заряженных частиц. В заявленной системе формирования ортогонального пучка нейтронов генерация нейтронов осуществляется в результате взаимодействия пучка заряженных частиц, например пучка протонов, с мишенью, установленной внутри вакуумной камеры. Система формирования пучка включает в себя замедлитель, отражатель и поглотитель и формирует на выходе пучок эпитепловых нейтронов, ортогональный направлению распространения пучка заряженных частиц. При этом обеспечивается возможность поворота системы формирования пучка или ее части, содержащей замедлитель, относительно оси распространения пучка заряженных частиц за счет наличия системы вращения, установленной снаружи вакуумной камеры. Техническим результатом является обеспечение возможности изменения направления терапевтического пучка эпитепловых нейтронов относительно оси распространения пучка заряженных частиц, что позволяет направить нейтроны на пациента под любым углом, в частности под тем углом, под которым проведение терапии данной конкретной опухоли дает максимальный эффект. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу изготовления электродов и мишеней нейтронных трубок для генерации потоков нейтронов и может быть использовано при разработке генераторов нейтронов для исследования геофизических и промысловых скважин. В заявленном способе на электроды ионного источника (6) наносят покрытие из сплава Pd-Ba с составом Pd (98-99) вес.% и Ba (1-2) вес.%, толщиной от 1 до 5 мкм, проводят вакуумную дегазацию деталей с покрытием при температуре от (500 до 800)°C, в течение (1,5±0,5) часов, при рабочем напряжении (2,5±0,5) кВ ионного источника и вытягивающем отрицательном напряжении (от -20 до -30) кВ, устанавливают ток разряда в источнике ионов, соответствующий рабочему току нейтронной трубки с движением ионного пучка (5) между фокусирующим электродом (1) и ускоряющим электродом (2) по направлению к мишени (3), при увеличении значения разрядного тока более 250 мкА уменьшают давление в нейтронной трубке, снижая разрядный ток до исходной величины, фиксируют окончание роста разрядного тока в ионном источнике и прерывают процесс активирования, проводят реактивацию газогенератора, а затем выполняют высоковольтную тренировку трубки. Техническим результатом является повышение нейтронного потока и ресурса трубки. 2 ил.

Изобретение относится к конструктивным элементам ускорителей заряженных частиц, в частности к изоляторам нейтронных трубок, и может быть использовано при разработке нейтронных трубок и генераторов нейтронов. В заявленном осесимметричном изоляторном узле нейтронной трубки с ускоряющим электродом (3) изоляторы (1) выполнены в виде, по крайней мере, двух полых усеченных конусов, обращенных большими диаметрами друг к другу и соединенных с помощью пайки или термокомпрессионной сварки через кольцевую манжету (2) с кольцевым выступом по ее внутреннему диаметру. Кроме того, в заявленном устройстве установлен кольцевой подвижный компенсирующий элемент (4) с фиксирующим кольцом, между внешним и внутренним диаметрами которого выполнена кольцевая проточка. При этом по внешнему диаметру ускоряющего электрода выполнена кольцевая проточка, в кольцевой проточке ускоряющего электрода и в кольцевой проточке фиксирующего кольца установлена манжета с возможностью скольжения ее выступа. Техническим результатом является уменьшение продольной длины высоковольтных изоляторов трубки путем придания им формы усеченного конуса и увеличение электропрочности изолятора путем секционирования. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей-генераторов разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. В заявленном скважинном импульсном нейтронном генераторе трансформаторы (2) и (3) залиты компаундом с диэлектрической проницаемостью, уменьшающейся с ростом температуры, конденсаторы (4), (6) и (7) залиты компаундом с диэлектрической проницаемостью, увеличивающейся с ростом температуры. При этом температурный компенсатор включает в себя резиновую мембрану (13), размещенную в корпусе (9) компенсатора и разделяющую компенсатор на две полости, одна из которых соединена с жидким диэлектриком, а другая заполнена инертным газом под давлением. Техническим результатом является стабилизация нейтронного потока в широком диапазоне температур, уменьшение габаритов и массы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для излучения импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. Сущность изобретения заключается в том, что скважинный излучатель нейтронов в охранном кожухе содержит вакуумную нейтронную трубку со схемой питания, состоящую из двух высоковольтных трансформаторов, накопительного конденсатора, схемы формирования ускоряющего импульса, выполненной по биполярной схеме, блока питания с коммутатором и схемой формирования импульса запуска коммутатора, при этом на мишенном и анодном электродах нейтронной трубки установлены теплопроводящие изоляторы, выполненные в виде полых цилиндров с кольцевыми проточками, имеющие тепловой контакт с электродами нейтронной трубки и внутренней поверхностью охранного кожуха. Технический результат: увеличение срока службы, повышение стабильности за счет снижения перегрева основных узлов излучателя, в том числе и нейтронной трубки, являющейся основным источником тепла, а также уменьшение габаритов и массы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2010-09-20 2013-03-20T17:11:21
Наверх