УСКОРИТЕЛЬНАЯ НЕЙТРАЛЬНАЯ ТРУБКА Российский патент 1996 года по МПК H05H5/00 

Изобретение относится к ускорительной технике, а более конкретно, к генераторам нейтронов. Ускорительная трубка предназначена для генерации потока нейтронов в составе генератора нейтронов.

Известна металлостеклянная ускорительная трубка, состоящая из источника ионов, ускоряющих электродов, мишени, фланца и системы газообеспечения с титановыми газопоглотителями, расположенными внутри трубки /1/. Недостатком этой трубки является то, что газопоглотители находятся в ее вакуумном объеме. Такое расположение газопоглотителей приводит к тому, что после их насыщения внутренняя поверхность трубки становится радиоактивной, так как насыщение осуществляется напуском действия с тритием в вакуумный объем трубки. Из-за такой конструкции высоковольтная тренировка и набивка мишени происходит одновременно.

Известна ускорительная трубка состоящая из источника ионов, ускоряющих электродов, фланца с мишенью и герметичный контейнер с газопоглотителями /2/. Этот контейнер имеет штенгель, направленный по оси его корпуса и расположенный внутри ускорительной трубки, и диафрагмы в виде отверстий с тонкими доньями, расположенными вокруг основания штенгеля. Недостатком такой конструкции является то, что герметичный контейнер с газопоглотителями присоединен к ускорительной трубке. Из-за этого высоковольтная тренировка до U рабочее и набивка мишени происходят одновременно.

Целью изобретения является обеспечение чистоты рабочего газа при повышении безопасности работ с ускорительной трубкой.

Указанная цель достигается тем, что ускорительная нейтронная трубка состоящая из источника ионов, ускоряющих электродов, фланца с мишенью, встроенного газопоглотителя, патрубка для крепления герметичного контейнера с газопоглотителями и самого контейнера, снабжена патрубком имеющем диафрагму и гильзу, охватывающую штенгель контейнера.

Изобретение поясняется чертежом фиг.1, на котором показан фланец ускорительной трубки, отсоединенный от ее корпуса вид сверху и система газообеспечения ускорительной трубки. Цифрами обозначены: штенгель трубки 1, обечайка фланца 2, мишень 3, магниторазрядный датчик давления 4, патрубок 5 для крепления герметичного контейнера, штенгель контейнера 6, корпус контейнера 7 с диафрагмами 8, острия 9, газопоглотители 10, корпус газопоглотителей 11, сильфон 12 для передачи поступательного движения на диафрагмы, ограничители 13, накидная гайка 14, прокладка 15, диафрагма трубки 16, гильза 17, встроенный газопоглотитель 18, штенгель встроенного газопоглотителя 19.

Подготовка к работе ускорительной трубки происходит следующим образом. После окончательной сборки ускорительную трубку через штенгель 1 присоединяют к вакуумной системе, нагревают ее и, откачивая ее, производят обезгаживание внутренних поверхностей и встроенного газопоглотителя 18. После откачки и обезгаживания штенгель 1 ускорительной трубки отпаивают. Затем ускорительную трубку устанавливают в генератор нейтронов и подвергают ее высоковольтной тренировке.

Высоковольтную тренировку проводят ступенчато: постепенно увеличивают ускоряющее напряжение до пробойных значений и делают выдержку, а затем снова увеличивают напряжение. Так весь диапазон от O до U фиксирован по маслу.

Обычно в качестве изоляционной среды, окружающей трубку в генераторе нейтронов используется трансформаторное масло. Рабочее напряжение ускорительной трубки меньше максимально допустимого, которое для каждого типа трубок определяется экспериментальным путем (U рабочее ≅ U фиксированное по маслу).

В результате высоковольтных пробоев в объеме ускорительной трубки из материала электродов выделяются остаточные газы, которые откачиваются встроенным газопоглотителем 18. Во время высоковольтной тренировки не исключен пробой, который может привести к разрушению ускорительной трубки.

После высоковольтной тренировки, перед началом ее работы, к патрубку 5 ускорительной трубки через медную прокладку 15 присоединяют автономный герметичный контейнер с газопоглотителями 10, насыщенными рабочим газом /2/. Сняв ограничительные кольца 13, вращением накидной гайки 14 приводят в движение острия 9 и, путем прокола диафрагм 8 контейнера и 16 патрубка ускорительной трубки соединяют вакуумные объемы трубки и контейнера. Затем обезгаживают объем ускорительной трубки встроенным газопоглотителем 18 и отпаивают его штенгель 19. После этого нагревают газопоглотители 10 и заполняют ускорительную трубку дейтерием и тритием через отверстия, образовавшиеся в диафрагмах 8 и 16, при этом давление газа в трубке контролируется с помощью магниторазрядного датчика давления 4. Финишная операция это ионизация рабочего газа и набивка мишени.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая ускорительная нейтронная трубка отличается тем, что патрубок ускорительной трубки для крепления герметичного контейнера имеет диафрагму и гильзу, охватывающую штенгель контейнера. Этот признак обеспечивает соответствие технического решения критерию "новизна". При сравнении заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями не обнаружены решения, обладающие сходным признаком. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

Положительный эффект от использования ускорительной трубки в сравнении с прототипом, как с базовым устройством, заключается в следующем:
1) упрощается производство ускорительных трубок, сокращаются технологические операции при изготовлении трубки;
2) обеспечивается контроль качества изготовления ускорительных трубок;
3) повышается надежность трубки, т.к. контейнер с рабочим газом присоединяется к ускорительной трубке прошедшей испытания;
4) исключаются специальные меры радиационной безопасности на всех этапах подготовки трубки к работе;
5) сохраняется чистота рабочего газа и не происходит отравление мишени остаточными газами.

Примером конкретного выполнения предложенного устройства может быть ускорительная нейтронная трубка УТ-05 /4/, включающая в себя высокочастотный источник ионов, ускоряющие электроды, фланец с мишенью встроенный газопоглотитель, патрубок для крепления герметичного контейнера с газопоглотителями и сам контейнер, дополненная вторым патрубком, снабженным диафрагмой и гильзой. Второй патрубок из нержавеющей стали, а диафрагма и гильза из меди изготовлены по собственным чертежам. Ко второму патрубку, после подготовки ускорительной трубки к работе в генераторе нейтронов присоединяется герметичный контейнер с газопоглотителями, насыщенными рабочим газом, при этом гильза трубки охватывает штенгель контейнера.

Ожидаемый экономический эффект при внедрении изобретения составит 15 тыс. руб. при годовой потребности в ускорительных трубках УТ-05 30 шт./год.

Использование: ускорительная техника, генераторы нейтронов. Цель: сохранение установленной чистоты рабочего газа при одновременном повышении безопасности работ с ускорительной трубкой. Сущность: газопоглотители, расположенные в герметичном контейнере, насыщаются независимо от ускорительной трубки. Перед началом работы генератора нейтронов производится присоединение герметичного контейнера к патрубку ускорительной трубки и соединение объемов контейнера и трубки путем прокола диафрагм контейнера и трубки. Патрубок ускорительной трубки для крепления герметичного контейнера с газопоглотителями снабжен диафрагмой и гильзой, охватывающей штенгель контейнера. 1 ил.

Ускорительная нейтронная трубка, содержащая газопоглотители с рабочим газом, находящиеся в герметичном контейнере, который выполнен автономным и имеет штенгель, ось которого совпадает с осью герметичного контейнера, диафрагмы с мембранами, расположенные по основанию штенгеля, острия, остановленные внутри герметичного контейнера и выполненные с возможностью осевого перемещения для прокола диафрагм трубки, и защитный кожух штенгеля, установленный соосно с штенгелем, отличающийся тем, что, с целью сохранения установленной чистоты рабочего газа при одновременном повышении безопасности работ, в нее введены дополнительная диафрагма и гильза, при этом дополнительная диафрагма расположена в основании защитного кожуха штенгеля, который установлен внутри гильзы.