Импульсная нейтронная трубка

 

i 11 528834

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Gaea Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительный к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.07.75 (21) 2155464/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) М, К..

Н 05Н, 5/02

Государственный комитет

СССР

«е дв«ам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8) (72) Авторы изобретения б. В, Ананьнн, Д. Ф. Беспалов, Ю. А. Ьыковский, В. С. Васин, Ю. П. Козырев, Р. П. Плешакова, Е. В. Рябов, А. С. Цыбин и А. Е. Шиканов (71) Заявители Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии и Московский ордена Трудового Красного

Знамени инженерно-физический институт (54) ИМПУЛЬСНАЯ НЕЙТРОННАЯ ТРУБКА

Изобретение относится к устройствам для получения импульсных нейтронных полей, в особенности к генераторам нейтронов, которые используются в ядерной геофизике для проведения импульсного нейтронного каротажа обсаженных и необсаженных скважин, активационного анализа окружающей среды в транспортабельной полевой лаборатории, для исследования характеристик ядерных реакторов, а также для радиационной терапии.

Известны малогабаритные ядерно-геофизические генераторы нейтронов на базе отпаянных нейтронных трубок, в которых нейтроны образуются при взаимодействии ускоренных дейтронов с твердой мишенью, содержащей тритий или дейтерий в окклюдированном состоянии (1). Ускоренные ионы дейтерия вытягиваются из ионного источника, где они образуются при «пенинговском», дуговом или высокочастотном разряде. Повышенный нейтронный выход в таких устройствах достигается за счет высокого ускоряющего напряжения и, как следствие, больших габаритов ионного источника, при которых обеспечивается необходимый ток ионов дейтерия.

Известен также генератор нейтронов с трубкой, в которой ионы дейтерия образуются с помощью лазерного механизма ионизации, позволяющего получать большие потоки ионов требуемых элементов

5 (2). Однако конструкция прибора не дает возможности значительно увеличить выход нейтронов ввиду. неполного использования дейтронов лазерной плазмы. Повышение нейтронного выхода в таком приборе дости ð гается за счет увеличения мощности лазера и величины ускоряющего напряжения.

Наиболее близким техническим решением является нейтронная трубка лазерного генератора нейтронов, содержащая вакуум15 ный корпус с электрическими вводами и окнами для ввода лазерного излучения, лазерную и ионную мишени, систему ускоряющих и экранирующих электродов, газопоглотители, в которой повышенный нейтронный выход достигается за счет применения цилиндрических, коаксиально расположенных сетчатых электродов и ионной мишени (3). Отбор ионов дейтерия для ускорения в такой нейтронной трубке осуществляется с боковой поверхностью плазменного сгустка.

Однако конструкция данного прибора затрудняет возможность эффективно приме528834

55 нять его для целей активационного анализа и импульсного нейтронного каротажа обсаженных скважин ввиду недостаточного нейтронного выхода, который определяется опять же неполным использованием дейтериевой компоненты разлетающеися плазмы.

Кроме того, из-за цилиндрической конструкции трубки создается неравномерное распределение ионов плазменного сгустка по поверхности ускоряющего цилиндрического электрода, что приводит к неравномерному использованию рабочей поверхности ионной мишени и создает условия для возникновения пробоев.

Для увеличения нейтронного выхода корпус предлагаемой неитронной трубки выполнен в виде металлической с<реры, на внутренней поверхности которой расположена ионная мишень, внутри сферы концентрично ей размещена система сетчатых электродов, а в центре — двусторонняя плоская лазерная мишень, причем два оптических окна расположены на сферическом корпусе трубки.

Использование сферической системы электродов в совокупности с двусторонним использованием лазерной мишени позволит ,получить разлет плазменного сгустка в телесный угол около 4л ср, в коаксиальном же варианте разлет происходит в телесный угол не более, чем в 2л ср. Такая конструкция трубки позволит практически полностью избежать потерь дейтронного тока, создать более равномерное распределение плазменного облака на поверхности сетчатого ускоряющего электрода, уменьшить вероятность возникновения пробоев.

В нейтронной трубке такой конструкции можно осуществить и многостороннее облучение лазерной мишени, сделав последнюю в форме шара, помещенного в центре сферического корпуса трубки. Излучение лазера в этом случае вводится через несколько специальных окон в корпусе трубки. Это позволит в принципе еще более увеличить неитронный выход.

На чертеже схематично изображена нейтронная трубка импульсного лазерного генератора нейтронов. Конструкция состоит из сферического корпуса 1 нейтронной трубки, ионной мишени 2, насыщенной тритием, оптических окон 3, ускоряющего сетчатого электрода 4, экр анирующего сетчатого электрода 5, лазерной мишени 6, фокусирующих линз 7, лазера 8, делителя 9 лазер5

45 ного излучения, зеркал 10, источника 11 импульсного ускоряющего напряжения, диэлектрического цилиндра 12, газопоглотителя 13, высоковольтного вакуумного ввода

14, изолятора низковольтного ввода 15, металлического экрана 16.

Импульсная нейтронная трубка работает следующим образом.

Сфокусированное излучение лазера 8 вводится через оптические окна 3 и воздействует на противоположные поверхности лазерной мишени 6. Образовавшаяся в результате этого воздействия плазма, содержащая ионы дейтерия, расширяясь, равномерно заполняет пространство внутри сетчатого электрода 4. В момент подхода плазмы к ускоряющему электроду 4 на него подается импульс от источника высокого напряжения. Через сетчатую поверхность электрода 4 происходит вытягивание дейтронов из плазмы и их ускорение к мишени 2, где создается поток быстрых нейтронов. Высокий вакуум в трубке поддерживается с помощью газопоглотителей 13.

Таким образом, описанная нейтронная трубка позволит получать выход нейтронов на порядок и более превышающий выход в известных конструкциях.

Формула изобретен ия

Импульсная нейтронная трубка, содержащая вакуумный корпус с электрическими вводами и окнами для ввода лазерного излучения, лазерную и ионную мишени, систему ускоряющих и экранирующих электродов, газопоглотители, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью увеличения нейтронного выхода, корпус трубки выполнен в виде металлической сферы, на внутренней поверхности которой расположена ионная мишень, внутри сферы концентрично ей размешена система сетчатых электродов, а в центре — двусторонняя плоская лазерная мишень, причем два оптических окна расположены на сферическом корпусе трубки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кирьянов Г. Н. Сб. «Ядерно-физические методы анализа вещества». М., Атомиздат, 1971, с. 279 — 287.

2. Патент Франции № 1516920, кл. Н 05h

5/00, 1968.

3. Авторское свидетельство СССР № 457406, кл. Н 05h 7/00, 1972.

528834

Составитель Е. Громов

Редактор Е. Месропова Техред В. Серикова Корректор Л. Орлова

Заказ 763/2 Изд. № 296 Тираж 889 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2