СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ НЕЙТРОННЫХ ИМПУЛЬСОВ Российский патент 2009 года по МПК H05H1/00 

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к способам генерирования нейтронных импульсов, в частности, к генераторам разовых импульсов нейтронного излучения, и может быть использовано для проведения ядерно-физических исследований, изучения радиационной стойкости, например, элементов электронной аппаратуры, калибровки детекторов нейтронов.

Известен способ, реализованный в плазменном источнике проникающего излучения, выполненном в виде плазменной разрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды. Электроды разрядной камеры известного плазменного источника выполняются цилиндрическими или плоскими (см., например, авторское свидетельство №347006, кл. Н05Н 1/00, 1971). 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 способ характеризуется недостаточным удельным выходом излучения на единицу затраченной энергии и небольшим ресурсом работы (10÷100 кумуляции Z - пинча с генерацией нейтронного и рентгеновского излучений).

В качестве прототипа принят способ, реализованный в плазменном источнике проникающего излучения (см., например, патент РФ на полезную модель №65709, кл. Н05Н 1/00, 2007), основанный на воздействии на электроды газоразрядной камеры высоковольтным импульсом. Плазменный источник проникающего излучения, реализующий способ, состоит из газоразрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды, и высоковольтного генератора. Этот способ характеризуется высоким выходом нейтронов в импульсе и стабильностью работы. Обычно в серии из m=5÷10 включений определяют средний выход нейтронов в импульсе, а стабильность работы плазменного источника описывают параметром - среднеквадратическим отклонением (СКО), который вычисляют по формуле (1):

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение выхода нейтронов в импульсе и повышения стабильности выхода нейтронов

Это достигается тем, что в способе генерации нейтронных импульсов, основанном на формировании разряда типа плазменный фокус путем подачи высоковольтного импульса на разрядную камеру, заполненную изотопами водорода (дейтерием или смесью дейтерия и трития), газ в разрядной камере предварительно ионизируют путем подачи на электроды газоразрядной камеры предварительного высоковольтного импульса, амплитудой (100÷500) А и длительностью (20÷100) нс, затем с интервалом (30÷150) нс воздействуют на разрядную камеру основным высоковольтным импульсом, причем направление тока разряда предварительного высоковольтного импульса совпадает с направлением тока разряда основного высоковольтного импульса.

Существо предлагаемого способа генерации сильноточных нейтронных пучков заключается в том, что после включения плазменного источника на электроды газоразрядной камеры подают предварительный высоковольтный импульс, амплитудой (100÷500) А и длительностью (20÷100) нс, при этом газ в разрядной камере ионизируется и при подаче на электроды основного высоковольтного импульса вблизи изолятора развивается разряд с образованием более однородной цилиндрической токовой плазменной оболочки. Под действием электродинамических сил плазменная оболочка отходит от изолятора и движется с ускорением по межэлектродному зазору к области фокусировки (плазменный фокус), которая находится на оси разрядной камеры вблизи поверхности анода. Формирующийся плазменный фокус является источником нейтронов (и рентгеновских лучей).

Для формирования предварительного высоковольтного импульса в составе плазменного источника предусматривают дополнительный генератор импульсов, состоящий, например, из электрического контура, включающего накопительную емкость, зарядные резисторы и коммутатор.

Приложение на разрядную камеру предварительного токового импульса перед токовым импульсом основного контура приводит к увеличению выхода нейтронов более, чем в два раза, уменьшению СКО с 30-50% до 10-15%.

Заявленное изобретение относится к плазменной технике, а именно к способам генерации нейтронных импульсов, и может быть использовано для проведения ядерно-физических исследований, определения радиационной стойкости, например, элементов электронной аппаратуры, калибровки детекторов нейтронов. Заявленный способ генерации нейтронных импульсов основан на формировании разряда типа «плазменный фокус» путем подачи высоковольтного импульса на разрядную камеру, заполненную изотопами водорода (дейтерия или смесью дейтерия и трития). При этом газ в разрядной камере предварительно ионизируют путем подачи на электроды газоразрядной камеры предварительного высоковольтного импульса, амплитудой (100÷500) А и длительностью (20÷100) нс, затем с задержкой (30÷150) нс воздействуют на разрядную камеру основным высоковольтным импульсом; направление тока разряда предварительного высоковольтного импульса совпадает с направлением тока разряда основного высоковольтного импульса. Технический результат заключается в увеличении выхода нейтронов и повышения его стабильности.

Способ генерации нейтронных импульсов, основанный на формировании разряда типа «плазменный фокус» путем подачи высоковольтного импульса на разрядную камеру, заполненную изотопами водорода (дейтерия или смесью дейтерия и трития), отличающийся тем, что газ в разрядной камере предварительно ионизируют путем подачи на электроды газоразрядной камеры предварительного высоковольтного импульса, амплитудой (100÷500) А длительностью (20÷100) нс, затем с задержкой (30÷150) нс воздействуют на разрядную камеру основным высоковольтным импульсом, причем направление тока разряда предварительного высоковольтного импульса совпадает с направлением тока разряда основного высоковольтного импульса.