Импульсный генератор нейтронов Советский патент 1979 года по МПК G21G4/02 

I

Изобретение относится к области ядерной физики, в частности к устройствам для генерации импульсных нейтронных полей, используемым в ядерной геофизике для проведения импульсного нейтронного каротажа и активационного анализа в полевых условиях.

Известны импульсные генераторы нейтронов используемые для целей ядерной геофизики и активационного анализа, содержащие отпаянную нейтронную трубку, излучающую импульсные потоки нейтронов, блок питания ионного источника трубки, источник высоковольтного ускоряющего напряжения, а также блок модуляторов, служащий для синхронизации поджигающего импульса.ионного источника нейтронной трубки и импульса ускоряющего напряжения 1.

Однако сведения об импульсных нейтронных генераторах, содержащие отпаянные нейтронные трубки с лазерным источником ионов, отсутствуют. Использование таких трубок в импульсных генераторах нейтронов для указанных целей имеет свои конструктивные особенности, связанные с подводом энергаи к

источнику ионов в трубке с помощью лазерного излучения.

Известен портативный импульсный генератор нейтронов, содержащий отпаянную нейтронную трубку, блок питания ионного источника, источник ускоряющего напряжения и блок модулятора 2.

Максимальный нейтронный поток такого генератора с трубкой, вписьтающейся в габариты скважины, и при ускоряющем напряжении не более 150 кВ не превьпнает величины .vlO н/с ввиду малого выходного тока источника дейтонов.

Цель изобретения - увеличение нейтронного выхода импульсного генератора нейтронов.

Это достигается тем, что предлагаемый импульсный генератор нейтронов содержит нейтронную трубку с лазерным источником ионов, питание которого осуществляется излучением частотного лазера, а блок модулятора содержит коммутирующий элемент, расположенный на трассе лазерного луш перед нейтронной трубкой.

Использова1ше в нейтронной трубке лазерного источника дейтонов позволяет существенно, не менее, чем на порядок, увеличить ток дейтонов за счет более эффективной ионизации образующегося плазменного сгустка. Такая возможность обусловлена эффективным преобразованием энергии излучения в нагрев и ионизацию лазерной Ш1азмы и ее. быстрым расширением, приблизительно Ю см/с, способствующим сохранению высокой степени ионизации на поздних стадиях разлета.

Расположение коммутирующего элемента на трассе лазерного луча перед трубкой и включение его непосредственно в цепь первичной обмотки имлульсного высоковольтного трансформатора, являющегося основным элеметом источника ускоряющего напряжения, позволяет более эффективно осуществить требуемую синхронизащ1ю по сравнению с исполь,зуемой в импульсных генераторах нейтронов системой синхро1шзации на основе электрической схемы запуска коммутирующего элемента .Цпительность импульса тока дейтонов в лазерной нейтронной трубке составляет с. Такое включе1ше коммутирующего элемента блока модулятора в схеме импульсного генератора нейтронов позволяет пол)лтть степень синхронизации импульса излучения и ускоряющего импульса на уровне vl с и упростать конструкцию блока модулятора, применяемого в известных генераторах.

Увеличение тока дейтонов в нейтронной трубке и эффектавное ускорение их к нейтронной мишени позволяет повь1сить нейтронный выход генератора.

На чертеже показаны основные элементы предлагаемого генератора: отпаянная нейтронная трубка 1 с лазерной мишенью 2 и нейтронной fvmmeHbjo 3, фокусирующая линза 4, частотный лазер 5, блок модулятора 6 с коммутирующим разрядником 7 и источником 8 nocTOHFffloro напряжения, источник 9 ускоряющего напряжения, содержащий импульсный высоковольтный трансформатор 10 и накопительный конденсатор II.

Генератор работает следующим образом.

Импульс излучения (или его часть) лазера 5, проходя через коммутирующий разрядник 7 шшциирует пробой межэлектродного промежутка, вызьшая разряд накопительного конденсатора 11 через первичную обмотку импульсного высоковольтного трансформатора 10.

Разряд конденсатора через первичную обмотку индуцирует высоковольтный импульс во вторичной обмотке трансформатора, соединенной с электродом нейтронной трубки 1, на котором расположена лазерная мишень 2. Вместе с этим лазерное излучение, пройдя через коммутирующий разрядник, фокусируется линэой 4 на дейтеросодержащую мищень 2 ионного источника. Образующийся плазменный сгусток, содержащий дейтоны, разлетается от мищени 2 и подходит к ускоряющему промежутку между электродами в момент эффективного значения величины ускоряющего напряжения. Дейтоны вытягиваются и ускоряются к нейтронной мищени 3, при бомбардировке которой в результате ядерной реакции T(d,n)He образуются быстрые нейтроны.

Предлагаемый импульсный генератор нейтронов позволяет получить выход нейтронов на уровне и/с и вьпие. При этом сохраняются габариты излучателя нейтронов (нейтронной трубки) и величина ускоряющего напряжения.

Увеличение нейтронного выхода генератора позволяет увеличить радиус исследования пласта методом импульсного нейтронного каротажа, повыщает геологическую эффективность ядерно-физических исследований в полевых условиях.

Формула изобретения

Импульсный генератор нейтронов, содержащий отпаянную нейтронную трубку, блок питания ионного источника, источник ускоряющего напряжения, блок модулятора, отличающийся тем, что, с целью увеличения нейтронного выхода, генератор содержит нейтронную трубку с лазерным источником ионов, в качестве блока питания ионного источника применен частотный лазер, а блок модулятора содержит коммутирующий элемент, расположенный на трассе лазерного луча перед нейтронной трубкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Кирьянов Г. И. Сб. Ядернофизйческие методы анализа вещества, М., Атомиздат, 1971, с. 279-287.

2.Сб. Радиационная техника, вып. 4, М., Атомиздат, 1970, с. 325-330.

X

I

irxT-jj