ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК H05H1/06 G21K5/00 

Описание патента на изобретение RU2257020C2

Изобретение относится к транспортабельным устройствам импульсных излучателей-генераторов разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения и может быть использовано для проведения ядерно-физических исследований, изучения радиационной стойкости, например, элементов электронной аппаратуры, калибровки детекторов ионизирующих излучений с применением не только в лабораторных, но и в полевых условиях.

Известно устройство (п. РФ №768376, H 05 H 1/06, опубликован 27.03.97) для получения импульсов нейтронного и рентгеновского излучений, содержащее источник энергии, линию передачи энергии, коммутатор и плазменный реактор, образованный коаксиально расположенными анодом и катодом, разделенными изолятором у одного из торцов, дополнительно установленный высокочастотный генератор для предварительного формирования однородной плазменной оболочки, подключенный к электродам плазменного реактора параллельно источнику энергии, и устройство синхронизации запуска высокочастотного генератора и коммутатора.

Недостатком указанного устройства является его низкий уровень интенсивности нейтронного излучения, не раскрыты конструктивные особенности и возможности его использования.

Известно устройство для получения импульсного нейтронного излучения при запитке камеры плазменного фокуса от индуктивного взрывомагнитного источника тока (ВМГ) (см. Сборник научных трудов под редакцией Макеева Н.Г. “Физика и техника импульсных источников ионизирующих излучений для исследования быстропротекающих процессов” №5, г. Саров, 1996 г., Российский Федеральный Ядерный Центр ВНИИЭФ), содержащее в качестве источника тока ВМГ, линию передачи энергии, разрядную камеру, систему запитки ВМГ от источника начальной энергии и систему запуска.

Недостатком указанного устройства является его одноразовость использования, необходимость защиты исследуемых объектов и оборудования от взрывного воздействия ВМГ.

В качестве прототипа по наибольшему количеству совпадающих конструктивных признаков принято устройство - источник мягкого рентгеновского излучения на основе плазменного фокуса (Журнал “Прикладная физика” 1-1997 г., г. Москва).

Источник состоит из емкостного накопителя из четырех конденсаторов; зарядного устройства; четырех псевдоразрядников (тиратронов), коммутирующих разряд конденсаторов на разрядную камеру; четырех систем прогрева водородных генераторов коммутаторов; четырехканальной системы поджига коммутаторов на основе разрядника; импульсного генератора, запускающего систему поджига тиратронов; высоковольтных шин и коллектора; разрядной камеры типа “плазменный фокус”; системы вакуумной откачки; системы регулируемого по конечному давлению заполнения разрядной камеры рабочим газом; канала вывода рентгеновского излучения, позволяющего производить исследование параметров излучения; разрядной системы и системы безопасности, совокупности диагностических методов и регистрирующей аппаратуры.

Недостатком указанного устройства является сложность конструкции, включающей систему вакуумной откачки разрядной камеры, канал вывода излучения, невозможность использования ее без изменения конструкции разрядной камеры в качестве источника нейтронного излучения путем замены состава газа в разрядной камере, а именно, неона на дейтерий или дейтерий-тритиевую смесь.

Задачей изобретения является создание устройства - транспортабельного источника импульсного проникающего излучения, способного многоразово излучать импульсы нейтронного и рентгеновского излучения интенсивностью в 5...10 раз выше создаваемых в аналогичных известных устройствах с возможностью использования его в полевых условиях.

Для решения задачи в известном устройстве импульсного источника проникающего излучения, представляющего собой модуль, содержащий емкостный накопитель, соединенный с импульсным тиратроном, коммутирующим разряд емкостного накопителя через кабельную линию на блок нагрузки (токовый коллектор) и установленную в нем разрядную камеру, в которой формируется разряд типа “плазменный фокус”; зарядное устройство; источник накала тиратрона, систему пуска тиратрона, импульсного генератора, запускающего систему пуска тиратрона, систему управления и контроля работы генератора и разряда емкостного накопителя; диагностическую и регистрирующую аппаратуру, кабельная линия выполнена из малоиндуктивных коаксиальных проводов равной длины, равномерно распределенных по окружности токоведущих фланцев тиратрона и блока нагрузки; разрядная камера с блоком нагрузки имеет возможность перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях; электрическая изоляция анодного пространства блока нагрузки выполнена в виде многослойного пакета прокладок из диэлектрического материала; емкостный накопитель и блок нагрузки гальванически изолированы от монтажной плиты; анод и катод блока нагрузки гальванически соединены между собой через блок резисторов; катод блока нагрузки гальванически соединен с “массой” монтажной плиты; элементы устройства компактно смонтированы и закреплены силовыми элементами на монтажной плите; емкостный накопитель в модуле представляет собой набор нескольких конденсаторов, срабатывающих на одну разрядную камеру; импульсный источник проникающего излучения может содержать более одного модуля, которые с помощью системы управления дают возможность реализовывать последовательные или одиночные импульсы нейтронного и рентгеновского излучения с регулировкой временного интервала между ними.

Предлагаемое устройство импульсного источника проникающего излучения позволяет существенно (в 5...10 раз) повысить интенсивность излучения En=14,1 Мэв-нейтронов длительностью ~25 нс на полувысоте в случае наполнения разрядной камеры дейтерий-тритиевой смесью или с En=2,45 Мэв длительностью ~25 нс на полувысоте в случае наполнения разрядной камеры дейтерием; в устройстве предусмотрена регулировка пространственного расположения разрядной камеры, допускается его транспортировка любым видом транспорта и эксплуатация в лабораторных и полевых условиях. Повышение интенсивности излучения достигается за счет уменьшения индуктивности, “плавающих” потенциалов в системе в случае применения кабельной линии из проводов равной длины, равномерно распределенных по окружности токоведущих фланцев тиратрона и блока нагрузки, применения электрической изоляции анодного пространства блока нагрузки в виде многослойного малой суммарной толщины пакета прокладок, например 20, толщиной 0,1 мм из диэлектрического материала, диэлектрической изоляции емкостного накопителя и блока нагрузки от монтажной плиты, гальванического соединения через блок резисторов анода и катода блока нагрузки, гальванического соединения катода блока нагрузки с “массой” монтажной плиты. Возможность транспортировки любым транспортом достигается креплением устройства силовыми элементами к монтажной плите. Устройство может быть выполнено с емкостным накопителем из нескольких конденсаторов, срабатывающих на одну разрядную камеру, например из четырех, как в предлагаемом устройстве. Устройство также может состоять из нескольких модулей, например из двух, как в предлагаемом устройстве, что позволяет реализовать последовательные или одиночные импульсы нейтронного и рентгеновского излучения с регулировкой временного интервала между ними.

На фиг.1 дана схема общего вида устройства (вид сверху), на фиг.2 - вид устройства сбоку. Импульсный источник проникающего излучения состоит из двух модулей 1 и 2 (см. фиг.1 и фиг.2), каждый из которых содержит емкостный накопитель из четырех конденсаторов 3 типа ПК-25-12У, соединенных с импульсными тиратронами 4 типа ТД-150К/25 ТУ6343-012-7626955-098ЛУ с помощью подставок 5 из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и крепежных элементов. Каждый тиратрон 4 с помощью восемнадцати кабелей 6 типа РК50-7-15 соединяется с блоком нагрузки 7, при этом кабели 6 равномерно распределены по окружности токоведущих фланцев тиратрона 4 и также равномерно распределены по окружности фланцев блока нагрузки 7. Общее количество кабелей 6, составляющих кабельную линию на один блок нагрузки 7 и установленную в него одну разрядную камеру, равно семидесяти двум.

С помощью пары (винт-гайка) 9 осуществляется вертикальное перемещение блока нагрузки 7 с разрядной камерой 8, с помощью винтовой пары 10 - их горизонтальное перемещение.

Электрическая изоляция анодного пространства блока нагрузки 7 выполнена многослойным пакетом из 20 прокладок 11 толщиной 0,1 мм из полиэтилена или лавсана. Конденсаторы 3 и блоки нагрузки 7 гальванически изолированы от монтажной плиты 12 с помощью пластин 13 из текстолита, полиэтилена и деталей из капролона, конденсаторы 3 также гальванически изолированы друг от друга с помощью пластин 13. Анод 14 и катод 15 блока нагрузки 7 гальванически соединены между собой через блок резисторов 16; катод 15 блока нагрузки гальванически соединен с “массой” монтажной плиты 12 перемычкой 17.

Составляющие устройство элементы закреплены силовыми элементами 18 на монтажной плите 12 и в автономно установленном приборном блоке 19, расположенном на общем с монтажной плитой 12 основании 20.

Работает устройство следующим образом.

На месте испытаний с помощью механизмов перемещения 9,10 устройства устанавливается пространственное расположение разрядных камер 8 и объектов облучения. Управление импульсным источником излучения осуществляется дистанционно с пульта управления. Осуществляется процесс контроля готовности блоков и исполнительных реле к работе; включение источников питания цепи накала тиратронов 4, системы зарядки конденсаторов 3, затем включение системы срабатывания тиратронов 4 и передача энергии из заряженных конденсаторов 3 по малоиндуктивным кабельным линиям 6 на разрядные камеры 8. В процессе подготовки устройства и его срабатывания осуществляется контроль его рабочих параметров и получаемых данных по нейтронному излучению.

Предлагаемый импульсный источник проникающего излучения позволяет получать по сравнению с известными устройствами более высокие (в 5...10 раз) уровни потоков нейтронов. Установка может транспортироваться к месту испытаний любым видом транспорта. Устройство успешно прошло испытание в рабочем режиме как в лабораториях, так и в полевых условиях.

Похожие патенты RU2257020C2

название год авторы номер документа
ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2006
  • Боголюбов Евгений Петрович
  • Бойко Александр Сергеевич
  • Голиков Александр Владимирович
  • Дулатов Али Каюмович
  • Кузнецов Юрий Павлович
  • Лемешко Борис Дмитриевич
  • Рыжков Валентин Иванович
  • Сидоров Павел Павлович
  • Юрков Дмитрий Игоревич
RU2335100C2
МАЛОГАБАРИТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2007
  • Боголюбов Евгений Петрович
  • Голиков Александр Владимирович
  • Дулатов Али Каюмович
  • Лемешко Борис Дмитриевич
  • Рыжков Валентин Иванович
  • Сидоров Павел Павлович
  • Юрков Дмитрий Игоревич
RU2338339C1
ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2008
  • Боголюбов Евгений Петрович
  • Голиков Александр Владимирович
  • Дулатов Али Каюмович
  • Лемешко Борис Дмитриевич
  • Рыжков Валентин Иванович
  • Сидоров Павел Павлович
  • Юрков Дмитрий Игоревич
RU2370001C1
Электроразрядный источник излучения 2021
  • Бурцев Владимир Анатольевич
  • Большаков Евгений Павлович
  • Самохвалов Андрей Александрович
  • Сергушичев Кирилл Александрович
  • Смирнов Артем Анатольевич
  • Бурцев Анатолий Александрович
RU2771664C1
УСТРОЙСТВО НАКАЧКИ ШИРОКОАПЕРТУРНОГО ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА ИЛИ УСИЛИТЕЛЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2002
  • Астахов А.В.
  • Баранов Г.А.
  • Кучинский А.А.
  • Перфильев С.А.
  • Томашевич В.П.
  • Томашевич П.В.
RU2212083C1
ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2013
  • Литуновский Владимир Николаевич
  • Карпов Дмитрий Алексеевич
RU2548005C2
ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ Z-ПИНЧ 2015
  • Севцов Сергей Викторович
RU2586993C1
ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2007
  • Боголюбов Евгений Петрович
  • Голиков Александр Владимирович
  • Дулатов Али Каюмович
  • Пресняков Юрий Константинович
  • Лемешко Борис Дмитриевич
  • Рыжков Валентин Иванович
  • Сидоров Павел Павлович
  • Юрков Дмитрий Игоревич
  • Иванов Юрий Павлович
RU2342810C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ НЕЙТРОННОГО И РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЙ 1979
  • Павловский А.И.
  • Босамыкин В.С.
  • Карпов Г.В.
SU768376A1
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2018
  • Новиков Ян Валентинович
  • Росляков Игорь Алексеевич
  • Старцев Сергей Анатольевич
  • Вихрев Виктор Викторович
  • Додулад Эмиль Игоревич
  • Грабовский Евгений Валентинович
  • Лотоцкий Алексей Павлович
  • Грибов Александр Николаевич
  • Ефремов Николай Михайлович
  • Крылов Михаил Константинович
RU2686099C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 257 020 C2

Реферат патента 2005 года ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам импульсных излучателей-генераторов разовых или многоразовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. Импульсный источник проникающего излучения представляет собой модуль, содержащий емкостный накопитель, соединенный с импульсным тиратроном, коммутирующим разряд емкостного накопителя через кабельную линию на блок нагрузки (токовый коллектор) и установленную в нем разрядную камеру, в которой формируется разряд типа “плазменный фокус”; зарядное устройство; источник накала тиратрона, систему пуска тиратрона, импульсного генератора, запускающего систему пуска тиратрона, систему управления и контроля работы генератора и разряда емкостного накопителя; диагностическую и регистрирующую аппаратуру, кабельная линия выполнена из коаксиальных проводов равной длины, равномерно распределенных по окружности токоведущих фланцев тиратрона и блока нагрузки; разрядная камера с блоком нагрузки имеет возможность перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях; электрическая изоляция анодного пространства блока нагрузки выполнена в виде многослойного пакета прокладок из диэлектрического материала; емкостный накопитель и блок нагрузки гальванически изолированы от монтажной плиты; анод и катод блока нагрузки гальванически соединены между собой через блок резисторов; катод блока нагрузки гальванически соединен с “массой” монтажной плиты; элементы устройства компактно смонтированы и закреплены силовыми элементами на монтажной плите. Изобретение позволяет увеличить многоразовость и интенсивность импульсов нейтронного и рентгеновского излучения. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 257 020 C2

1. Импульсный источник проникающего излучения, представляющий собой модуль, содержащий емкостный накопитель, соединенный с импульсным тиратроном, коммутирующим разряд емкостного накопителя через кабельную линию на блок нагрузки (токовый коллектор), и установленную в нем разрядную камеру, в которой формируется разряд типа “плазменный фокус”; зарядное устройство; источник накала тиратрона, систему пуска тиратрона, импульсного генератора, запускающего систему пуска тиратрона, систему управления и контроля работы генератора и разряда емкостного накопителя; диагностическую и регистрирующую аппаратуру, отличающийся тем, что кабельная линия выполнена из коаксиальных проводов равной длины, равномерно распределенных по окружности токоведущих фланцев тиратрона и блока нагрузки; разрядная камера с блоком нагрузки имеет возможность перемещения в вертикальном и горизонтальном направлениях; электрическая изоляция анодного пространства блока нагрузки выполнена в виде многослойного пакета прокладок из диэлектрического материала; емкостный накопитель и блок нагрузки гальванически изолированы от монтажной плиты; анод и катод блока нагрузки гальванически соединены между собой через блок резисторов; катод блока нагрузки гальванически соединен с “массой” монтажной плиты; элементы устройства компактно смонтированы и закреплены силовыми элементами на монтажной плите.2. Импульсный источник проникающего излучения по п.1, отличающийся тем, что емкостный накопитель в модуле представляет собой набор нескольких конденсаторов, срабатывающих на одну разрядную камеру.3. Импульсный источник проникающего излучения по п.1 или 2, отличающийся тем, что он может содержать более одного модуля, которые с помощью системы управления дают возможность реализовывать последовательные или одиночные импульсы нейтронного и рентгеновского излучения с регулировкой временного интервала между ними.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2257020C2

ВЕРЕТЕННИКОВ В.А
и др., Мощный герцовый источник мягкого рентгеновского излучения на основе плазменного фокуса для различных приложений, Прикладная физика, М., 1997, №1
ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1970
  • Макеев Н.Г.
  • Филиппова Т.И.
  • Филиппов Н.В.
SU347006A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ НЕЙТРОННОГО И РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЙ 1998
  • Чернышев В.К.
  • Пак С.В.
  • Волков Г.И.
  • Демин А.Н.
  • Иванов В.А.
  • Корчагин В.П.
  • Морозов И.В.
  • Скобелев А.Н.
RU2175819C2
ПЛАЗМЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1989
  • Модзолевский В.И.
  • Смолик И.Ф.
RU1639399C
US 6377651 B1, 23.04.2002.

RU 2 257 020 C2

Авторы

Герасимов Ю.Т.

Карпенко С.И.

Макеев Н.Г.

Румянцев В.Г.

Пелых А.Н.

Горбенко Д.В.

Афанасьев В.А.

Головкин К.К.

Жулин А.В.

Орлов Н.И.

Пунин В.Т.

Завьялов Н.В.

Маслов В.В.

Черёмухин Г.Н.

Морев А.И.

Даты

2005-07-20Публикация

2003-10-06Подача