Ускорительная газонаполненная нейтронная трубка Советский патент 1992 года по МПК H05H5/00 G21G4/02 

цилиндрическим анодом, холодными катодом и антикатодом, находящимися в продольном постоянном магнитном поле, и ускорительную диодную систему с цилиндрическим анодом, закрепленным на антикатоде ионного источника и цилиндрическим катодом, на дне которого расположена ней- тронообразующая мишень. Однако в этой трубке, согласно 2, возникает проблема ресурса из-за эффекта фокусировки ионного потока на нейтронообразующей мишени, приводящей к ее неравномерному выгоранию.

Эксперименты и расчет показывают, что возможные изменения геометрии диодной системы и формы ускоряющего импульса не приводят к существенной расфокусировке пучка, что связано с дополнительной фокусировкой ионов электронной линзой, формируемой в области мишени за счет ионно-электронной эмиссии.

Целью изобретения являлось увеличение ресурса мишени трубки при сохранении нейтронного выхода.

Поставленная цель достигается тем, что в известной трубке антикатод снабжен отверстиями для вытягивания дейтронов, рас- положенных симметрично Друг относительно друга и смещенных от центра антикатода по радиусу на расстояние а и имеющих поперечную ширину h, удовлетворяющих соотношениям:

a- ,(1)

h p R,(2)

где R - радиус анода ускоряющей системы; U - величина пробойного напряжения на ускоряющем зазоре, УТ в кВ, коэффициенты , а,/ удовлетворяют следующим неравенствам:

0,03 а $0,05, 0,15$ /3$ 0,2.(3)

Формулы (1)-(3) получены на основании математического эксперимента, в котором анализировалась динамика атомарных и молекулярных ионов тяжелого водорода со случайным перебором начальных динамических условий. В результате получалась информация о степени размытия ионного пятна на поверхности мишени. Полученные рекомендации в виде соотношений (1)-(3) использованы при изготовлении экспериментальных образцов УТ на ЗЗЭВП, для которых установлено значительное ( полтора раза) повышение ресурса.

Принцип работы устройства поясняется чертежом (фиг. 1а), имеющим следующие позиции: 1 - катод ионного источника, 2 - анод ионного источника, 3 - антикатод ионного источника, 4 - анод ускоряющей системы, 5 - катод ускоряющей системы, 6 - ней- тронообразующая мишень, 7 - корпус, 8 - электрические вводы, 9 - хранилище изотопов водорода.

Антикатод может иметь несколько вариантов конструктивного выполнения. Первый вариант показан на фиг. 1 б в сечении А-А. Отверстия имеют форму круга диаметром h. Второй вариант (фиг. 1в) предполагает наличие секторальных отверстий, которые могут быть образованы путем расположения диска радиуса (а -у) в центре

крестовины, закрепленной в круглом окне. Этот вариант используется в процессе модернизации серийной УТтипа УНГ-1, выпускаемой ЗЗЭВП.

Трубка работает следующим образом.

Между катодом и анодом ионного источника подается напряжение от (0,2-2) кВ, при этом антикатод находится под потенциалом катода или близким к нему. При этом в ионном источнике зажигается разряд Пекинга, для

эффективного горения которого необходимо наличие магнитного поля с индукцией от 10 до 50 мТл. Благодаря ускоряющему полю происходит вытягивание и ускорение ионов тяжелого водорода к мишени 5 в диодном

зазоре 4-5. На мишени в результате (d -1) реакции образуются нейтроны. Благодаря смещению отверстий в антикатоде происходит размазывание ионов по мишени в пятно, имеющее кольцеобразное очертание.

За счет этого увеличивается ресурс трубки примерно в 1,5 раза. Это обеспечивает технико-экономический эффект-увеличение времени непрерывной работы каротажного генератора нейтронов от

вскрытия до вскрытия.

Формула изобретения Ускорительная газонаполненная нейтронная трубка, содержащая цилиндрический вакуумноплотный корпус, в котором

последовательно вдоль продольной оси расположены ионный источник, включающий соосно расположенные катод, цилиндрический анод и антикатод, ускоряющую диодную систему с цилиндрическим анодом,

закрепленным на антикатоде ионного источника и цилиндрическим катодом, на выходном торце которого расположена нейтронообразующая мишень, и систему формирования продольного магнитного поля

в ионном источнике, отличающаяся тем, что, с целью увеличения ресурса, антикатод снабжен отверстиями для вытягивания дейтронов, расположенных симметрично относительно его продольной оси, при этом

радиуса, их центров и радиальная ширина h выбраны согласно следующим условиям:

a aRU1/2 ,м, h /5 R , м, 0,03$ ог$0,05;0,15 /3 0,2,

где R - радиус анода ускоряющей системы, м; U - величина пробойного напряжения на ускоряющем зазоре трубки, кВ;

а- коэффициент пропорционально сти,

/3 - коэффициент пропорциональности

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения - увеличение ресурса. Существо изобретения заключается в том, что в антикатоде ускорительной нейтронной трубки симметрично оси трубки выполнены отверстия для вытягивания дейтронов, при этом радиус а центров этих отверстий и их радиальная ширина h, выбраны из следующих условий: a «RU1/2 , h /3R, 0,03 а 0,05; 0,15 / 0,2, где R - радиус анода ускоряющей системы, м; U - величина пробивного напряжения на ускоряющем зазоре трубки, кВ; коэффициенты пропорциональности, определяемые эмпирически. Благодаря смещению отверстий в антикатоде происходит размазывание ионов по ней- тронообразующей мишени в пятно с кольцеобразным сечением. 1 ил. Одной из разработок подобного вида явля- етсяУТУНМ 1. Недостатком этой трубки является сравнительно малый нейтронный поток ( 107 н/с), связанный с низкой эмиссионной способностью ионного источника по дейтронам. Значительный рост нейтронного потока (до 5-10 н/с) достигнут в ускорительной трубке Зетатрон, разработанной в Sandia National Laboratory, USA (2) - прототип, за счет повышения эффективности ионного источника, Она/ одержит ионный источник с XI О J01 Ю О VJ

9

А-Д

а