ОЗНАЯ I Советский патент 1971 года по МПК H05H5/00 

Изобретение относится к устройствам для ускорения интенсивных потоков заряженных частиц.

Известны сильноточные ускорители, содержащие в качестве зарядного устройства импульсный трансформатор, при этом накопителем электрической энергии служит формирующая линия с низким значением волнового сопротивления. Высоковольтная изоляция осуществляется с помощью воды, имеющей высокое значение диэлектрической проницаемости.

Электрическая прочность воды зависит овремени приложения напряжения и имеет значение 40-50 кв/мм при длительности импульса 0,2-0,5 мксек.

Импульсный трансформатор относителыю просто обеспечивает время зарядки накопителя с водяной изоляцией порядка 15 мксек. Уменьшение времени зарядки до 1 мксек и меньще приводит к серьезным техническим трудностям (применение малоиндуктивной конденсаторной батареи с высоким начальным напряжением; существенно повыщаются требования к изоляции трансформатора).

С другой стороны, низкое значение удельного сопротивления воды приводит к существенной утечке электрической энергии при разрядке накопителя через воду, особенно когда время зарядки накопителя сравнивается с

временем разрядки его через собственный диэлектрик, к. п. д. при этом может снижаться до 60-80%.

Таким образом, применение известного ускорителя связано со следующими недостатками: низким значением электрической прочности воды при времени зарядки накопителя порядка 15 MKCQK и более; снижением к. п. д. из-за больщой проводимости воды.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Увеличение давления воды приводит к росту ее электрической прочности; увеличение удельного сопротивления чистой воды с понижением температуры сохраняется и при высоком давлении. Расчет показывает, что понижение температуры воды до 0° С позволяет поднять к. п. д. до 93-95% при сохранепии длительности импульса 15 мксек.

Предлагаемый сильноточный ускоритель заряженных частиц содержит импульсный траисформатор, формирующую накопительную линию, помещенные в воду, коммутирующий разрядник и ускорительную трубку.

Для увеличения электрической прочности в воде создается давление 30-50 атм и выще.

Для уменьщения утечки энергии при разрядке накопителя через воду ее охлаждают до температуры, близкой 0°С.

теля заряженных частИц на 2 Мэв; на фиг. 2 представлена электрическая схема ускорителя.

Корнус / выполнен из нержавеющей стали толщиной 2 см. Внутри корпуса в воде 2, служащей изолирующей средой, размещены импульсный трансформатор типа Тесла (ноказаны первичная 3 и вторичная 4 катушки), цилиндрический потенциальный электрод 5, образующий вместе с внутренней стенкой корпуса коаксиальную формирующую линию длиной 1 м и рабочим зазором около 7 см.. Линия имеет емкость 0,015 лгкф, волновое сопротивление 2 ом, рабочее напряжение до 2 Мв.

С целью уменьщения энергии ударной волны, возникающей при электрическом пробое в среде, коммутирующий разрядник 6 работает в газе нод давлением.

Ускорительная трубка содержит изолятор 7 и автоматизированный катод 8.

Давление в воде 30-50 атм создается с помощью газового объема 9, имеющего гибкую стенку, например, из полиэтиленовой пленки. Конструкция выполнена таким образом, что давления в газовом объеме 9, в камере разрядника 5 и в воде 2 одинаковы. При этом возможно отделить газовую камеру разрядника 6 от воды 2 тонкой стенкой 10.

Для гашения гидравлической ударной волны, возникающей при случайном пробое, в потенциальном электроде 5 сделаны отверстия Л.

Вода, применяемая в качестве изолятора, фильтруется фильтром до 1 мк, вакуумируется и обессоливается ионитовыми смолами до удельного сопротивления порядка lO ом. см.

Затем вода охлаждается до 1-2° С. Для поддержания низкой температуры воды служит теплоизолирующая рубашка /2.

Электрическая схема имеет следующие параметры.

От конденсаторной батареи С через коммутирующий разрядник PI с помощью импульсного трансформатора L,, L-, заряжается формирующая линия С-2 до 2 Мв. Напряжение

первичной конденсатор пой батареи С разно 100 кв, емкость 7,5 мкф. Время зарядки линии 10-15 мксек. Общее количество энергии, запасенной в формирующей линии С, при 2 Мв, равно 30 кдж. В максимуме напряжения на

линии пробивается коммутирующий разрядник 13 и отрицательное напряжение прикладывается к автоэлектронному катоду 14. Малое внутреннее сопротивление линии (2 ом) позволяет получать электронный ток порядка

300-500 ка с энергией электронов до 1 Мэв. В результате повышения давления воды и понижения ее температуры удается удлинить время зарядки формирующей линии С2 и таким образом существенно упростить конденсаторную батарею Сь в которой запасается энергия перед началом рабочего цикла. При коротких временах требуется применение малоиндуктивных конденсаторов, их тщательная ошиновка и несколько параллельных синхронно работающих разрядников.

Предмет изобретения

1. Ускоритель заряженных частиц, содержащий высоковольтный импульсный трансформатор, электрическую формирующую линию, помещенные в резервуаре с диэлектрической жидкостью, и ускорительную трубку, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической прочности трансформатора и линии, резервуар для диэлектрической жидкости снабжен устройством для поддержания в жидкости высокого давления (30-50 атм) и термостатом для поддери ания температуры жидкости вблизи 0° С.