ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК H05H1/00 

Описание патента на изобретение RU2342810C1

Изобретение относится к плазменной технике, к устройствам для генерирования нейтронных пучков, в частности к генераторам разовых 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.

Известен плазменный источник проникающего излучения (см., например, патент США №6297594, М. Кл. Н05Н 1/46, публ. 2001), выполненный в виде плазменной разрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды. Электроды разрядной камеры известного плазменного источника выполняются цилиндрическими или плоскими. При определенных условиях разряда, когда осуществляется кумуляция прямого Z-пинча, из разрядной камеры может быть получен нейтронный выход до 3·1010 нейтронов в импульсе при длительности импульса около 0,2 мкс.

Известный источник характеризуется недостаточным удельным выходом излучения на единицу затраченной энергии и небольшим ресурсом работы (10-100 кумуляций Z-пинча с генерацией нейтронного и рентгеновского излучений). Кроме того, известный источник обладает значительными размерами, затрудняющими в ряде случаев его использование.

В качестве прототипа по наибольшему количеству совпадающих конструктивных признаков принят плазменный источник проникающего излучения (см. патент РФ №347006, кл. Н05Н 1/06, 1970 г.), состоящий из газоразрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды, и источника электрического питания. Газоразрядная камера состоит из изолятора, выполненного из алунда, и газоразрядных электродов в виде коаксиально расположенных один в другом электропроводных тел вращения с криволинейной образующей, ввод внутреннего электрода имеет диаметр, меньший диаметра рабочей части электрода.

Известный источник характеризуется небольшим ресурсом работы (10-100 кумуляций Z-пинча с генерацией нейтронного и рентгеновского излучений).

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение ресурса плазменного источника проникающего излучения.

Для увеличения ресурса в плазменном источнике проникающего излучения, состоящем из газоразрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды, и источника электрического тока, газоразрядные электроды газоразрядной камеры герметично закреплены в изоляторе, в состав газоразрядной камеры введен генератор газа, герметично установленный в отверстии корпуса газоразрядной камеры, рабочий элемент генератора газа насыщен изотопами водорода, а нагревательный элемент подключен через ключ к источнику электрического тока, обеспечивая при включенном состоянии разогрев рабочего элемента генератора газа, выделяющего изотопы водорода в объем разрядной камеры, а при выключенном источнике электрического тока холодный рабочий элемент поглощает изотопы водорода, а также примеси, которые выделяются при разряде с поверхностей электродов и изолятора.

Схема плазменного источника проникающего излучения приведена на чертеже.

Плазменный источник проникающего излучения содержит газоразрядную камеру, состоящую из двух коаксиально расположенных металлических электродов: внутренний электрод 1 является анодом, а внешний электрод 2 - катодом, генератор газа 3. Анод 1 и катод 2 герметично соединены с изолятором 4. На катоде 2 в непосредственной близости от изолятора 4 выполнены цилиндрические углубления 5 (зенковка). Цилиндрические углубления 5 расположены равномерно по окружности, центр которой находится на оси камеры. Разрядная камера через коаксиальные или плоские проводники соединена с малоиндуктивным разрядным контуром, который состоит из конденсаторной батареи 6, высоковольтного коммутатора 7, зарядного резистора 8, резистора 9, задающего потенциал на аноде 1, источник электрического тока 10 через ключ 11 соединен с нагревательным элементом генератора газа 3.

Цилиндрические углубления 5, выполненные на катоде 2 разрядной камеры, необходимы для равномерного распределения тока в разрядной камере.

Объем разрядной камеры заполнен изотопами водорода (дейтерием, смесью дейтерия и трития или тритием).

Работает плазменный источник следующим образом.

При срабатывании высоковольтного коммутатора 7 заряженные конденсаторы конденсаторной батареи 6 разряжаются на разрядную камеру, в которой формируется разряд типа «плазменный фокус». В результате вблизи изолятора 4 происходит разряд с образованием цилиндрической плазменной оболочки. Под действием электродинамических сил плазменная оболочка отходит от изолятора 4 и движется с ускорением по межэлектродному зазору к области фокусировки 12 («плазменный фокус»), которая находится на оси разрядной камеры вблизи поверхности анода 1. Формирующийся «плазменный фокус» является источником нейтронов и рентгеновских лучей.

В нерабочем состоянии плазменного источника проникающего излучения изотопы водорода содержатся в генераторе газа 3. Рабочий элемент генератора газа 3 представляет собой, например, мелкодисперсный порошок титана, спрессованный в виде тонкостенного цилиндра. Внутри цилиндра располагается нагревательный элемент, выполненный в виде нити накала, состоящей, например, из сплава Re (20%) и W (80%), покрытого слоем алунда. Если насытить рабочий элемент генератора газа 3 изотопами водорода до степени насыщения <1, а затем подогревать его, пропуская ток от источника электрического тока 10 через нить накала, то возможно выделение газа в объем разрядной камеры. Насыщение более единицы нежелательно из-за возможности разрушения рабочего элемента. При выключенном токе рабочий элемент генератора газа 3 охлаждается и поглощает изотопы водорода, а также примеси, которые выделяются при разряде с поверхностей электродов и изолятора. При следующем подключении источника электрического тока 10 к нагревательному элементу генератора газа 3 с его рабочего элемента выделяются только изотопы водорода, т.к. тяжелые примеси газа при заданном режиме нагрева генератора газа при повторном нагревании остаются в рабочем элементе в связанном состоянии.

В результате происходит увеличение ресурса работы камеры. Ресурс камеры с генератором газа, как показали исследования, составляет 103 включений, что в 3-4 раза больше ресурса плазменного источника проникающего излучения без генератора газа.

Похожие патенты RU2342810C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ НЕЙТРОННЫХ ИМПУЛЬСОВ 2008
  • Боголюбов Евгений Петрович
  • Голиков Александр Владимирович
  • Дулатов Али Каюмович
  • Лемешко Борис Дмитриевич
  • Рыжков Валентин Иванович
  • Сидоров Павел Павлович
  • Юрков Дмитрий Игоревич
RU2362277C1
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
ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2013
  • Литуновский Владимир Николаевич
  • Карпов Дмитрий Алексеевич
RU2548005C2
ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ Z-ПИНЧ 2015
  • Севцов Сергей Викторович
RU2586993C1
ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1970
  • Макеев Н.Г.
  • Филиппова Т.И.
  • Филиппов Н.В.
SU347006A1
СПОСОБ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ПЛАЗМЕННЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ) 2014
  • Багич Геннадий Леонидович
RU2578192C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕНТГЕНОВСКОГО И НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2005
  • Дудин Владимир Иванович
  • Корчагин Виктор Петрович
  • Морозов Иван Вениаминович
RU2297117C1
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
УНИВЕРСАЛЬНАЯ НЕЙТРОННАЯ ТРУБКА С ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИМИ ИНЖЕКТОРАМИ РАБОЧЕГО ГАЗА 2015
  • Карпов Дмитрий Алексеевич
  • Литуновский Владимир Николаевич
RU2601961C1
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

Реферат патента 2008 года ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к плазменной технике, к устройствам для генерирования нейтронных пучков, в частности к генераторам разовых импульсов нейтронного и рентгеновского излучения, и предназначено для проведения ядерно-физических исследований, изучения радиационной стойкости элементов электронной аппаратуры. Плазменный источник проникающего излучения состоит из газоразрядной камеры и источника электрического тока. Газоразрядная камера заполнена изотопами водорода и содержит газоразрядные электроды. Газоразрядные электроды газоразрядной камеры герметично закреплены в изоляторе. В состав газоразрядной камеры введен генератор газа. Последний герметично установлен в отверстии корпуса газоразрядной камеры. Рабочий элемент генератора газа насыщен изотопами водорода. Нагревательный элемент подключен через ключ к источнику электрического тока и обеспечивает при включенном состоянии разогрев рабочего элемента генератора газа. Генератор газа выделяет изотопы водорода в объем разрядной камеры. При выключенном источнике электрического тока холодный рабочий элемент поглощает изотопы водорода и примеси, которые выделяются при разряде с поверхностей электродов и изолятора. Изобретение направлено на увеличение ресурса плазменного источника проникающего излучения. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 342 810 C1

Плазменный источник проникающего излучения, состоящий из газоразрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды, и источника электрического тока, отличающийся тем, что газоразрядные электроды газоразрядной камеры герметично закреплены в изоляторе, в состав газоразрядной камеры введен генератор газа, герметично установленный в отверстии корпуса газоразрядной камеры, рабочий элемент генератора газа насыщен изотопами водорода, а нагревательный элемент подключен через ключ к источнику электрического тока, обеспечивая при включенном состоянии разогрев рабочего элемента генератора газа, выделяющего изотопы водорода в объем разрядной камеры, а при выключенном источнике электрического тока холодный рабочий элемент поглощает изотопы водорода, а также примеси, которые выделяются при разряде с поверхностей электродов и изолятора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2342810C1

ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ПРОНИКАЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1970
  • Макеев Н.Г.
  • Филиппова Т.И.
  • Филиппов Н.В.
SU347006A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ПЛАЗМЕННОГО ПОТОКА 2004
  • Гостев Валерий Анатольевич
  • Гостев Кирилл Валерьевич
RU2285358C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕНТГЕНОВСКОГО И НЕЙТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2005
  • Дудин Владимир Иванович
  • Корчагин Виктор Петрович
  • Морозов Иван Вениаминович
RU2297117C1
US 6297594 B1, 02.10.2001
US 4318028 A, 02.03.1982
JP 2006073801 A, 16.03.2006.

RU 2 342 810 C1

Авторы

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

Даты

2008-12-27Публикация

2007-05-17Подача