Опорная изолирующая колонна ускорителя прямого действия Советский патент 1980 года по МПК H05H5/00 

(54) ОПОРНАЯ ИЗОЛИРУЩАЯ КОЛОННА УСКОРИТЕЛЯ ПРЯМОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к высоковольтной и ускорительной технике, а именно к ускорителям прямого действия, работающим на воздухе или в специальной изолирующей среде.

В известных конструкциях изоли рующих опорных колонн ускорителейпрямого действия повышение электричеС кой прочности обеспечивается секционированием колонны по длине и экранирезкой внутренней структуры ее посредством ряда эквипотенциальных элект родов, образующих наружную поверхность колонны и имеющих в поперечном сечении круг ИДля типичных размеров и потенциалов опорной колонна рлабьм местом в; . изоляции является поперечная (радиальная) изоляция между колонной и стенками помещения или баком. Пробой этого пронежутка нередко ограничивает максимальное рабочее напряжение, выдерживаемое внешней изолиру1Ьщей средой, и является причиной недостаточно надежной работы ускорителей,

Известна также более близкая конструкция секционированной опорной изолирующей колонны, вдоль которой распределен рабочий потенциал ускорителя, наружную поверхность колонны образуют эквипотенциальные экранирующие электроды овального поперечного сечения 2 ,

Однако подобное исполнение экранирующих электродов делает возможным упрочнение опорной колонны не более, чем на 10-15%. Кроме того, описанные конструкции имеют недостаточную электрическую прочность опорной колонны, что снижает максимальное рабочее напряжение и надежность работы ускорителя.

Целью изобретения является повышение электрической прочности опорной колонны, получение более высокого рабочего напряжения ускорителя и увеличение надежности его работы, : Указанная цель достигается тем, ;что электроды, образукицие наружную поверхность опорной колонны, имеют в поперечном сечении овал, большая ось которого повернута вокруг центра сечения на некоторый угол, больший 0, относительно общей касательной к наружной поверхности опорной колоннь так, что острая вершина овала, обращенная к концу ойорной колонны с более высоким потенциалом, направлена наружу, а противоположная вершина овала направлена внутрь

опорной колонны, причем отношение наибсшьшего и наименьшего размеров овала превышает 1.

Оптимальное соотношение размеров овала и оптимальный угол поворота зависят от конкретного исполнения опорной колонны. Использование наружных экранирующих электродов с овальным сечением, повернутым на некоторый угол, приводит к тому, что часть наружного экранирующего электрода с большой кривизной поверхности, обращенная к концу опорной колонны с более высоким потенциалом, рёсполагается в области, где продольная составляющая напряженности поля вычитает ся из поперечной составляющей. Противоположная .часть экранйруквдегб электрода с большой кривизной поверхности помещается в область поля, ослабленного соседним экранирующим электродом опорной колонны. Таким образом, принципиальное отличие предлагаемого устройства от известных конструкций состоит в том, что экранирующее действие наружных электродов опорной.-колонны распространяется также и на область самих этих электродов, на которой в известных конструкциях имеет место максимум напряженности поля.

П р и м е р. С помощью расчетов на ЭВМ был проведен расчет поля выпускаемого промышленностью электростатического ускорителя ЭГ-2,5 для опорной колонны, экранированной электродами круглого поперечного сечения По той же программе сделан выбор оптимального исполнения опорной колонны ускорителя ЭГ-2,5, причем размеры бака, кондукто)а, шаг между секциями колонны и внутренний размер наружного экранирующего электрода не изменялись, потенциал кондуктора принят равным 2,5 MB (см.фиг.1-4). Распределение напряженности поля на экранирующих наружных электродах 1 опорной колонны.« вдоль поверхности кондуктора 2 для электродов круглого сечения диаме1ром 26 мм представлено на фиг.1, для электродов эллиптического сечения,размером 42x12 мм - на фиг. 2, 3 и размерами 40x12 мм на фиг. 4 прТа углах поворота 30, 20 и 15 и отнсяаении большой и малой осей эллипса около 3,5. В результате поворота овального поперечного сечения напряженность поля у наружной пбверхности колонны заметно снижается, например для угла 20 по сравнению с круглым поперечным сечением

на 61%. В этом случае наибольшее рабочее напряжение ускорителя может быть увеличено примерно на 20% и существенно повышается надежность его работы.

Таким образом, предлагаемое устройство увеличивает электрическую прочность опорной колонны, что в ряде ускорителей прямого действия позволяет получить более высокое рабочее напряжение и обеспечивает проведение более широкого класса экспериментов, ранее не доступных. Одновременно при тех же размерах установки повышается надежность работы, особенно для самых высокоэнергетич5 ных ускорителей, так как устройство снижает вероятность пробоя промежут-: ка опорная колонна - стенка бака, при| водящего к наибольшим внутренним перенапряжениям на элементах опорной

0 колонны и ускорительной трубки.

Формула изобретения Ойорная изолирующая колонна ускорителя прямого действия с распределением вдоль нее рабочим потенциалом ускорителя, наружную поверхность которой образуют эквипотенциальные экранирующие электроды овального

0 поперечного сечения, отличающаяся тем, что, с цельюповышения электрической прочности опорной колонны, получения более высокого рабочего напряжения ускорителя и

5 увеличения надежности его работы,

электроды,образующие наружную поверхность опорной колонны, имеют в поперечном сечении овал,большая ось которого повернута вокруг центра сечения на некоторый угол, больший о , относительно общей касательной к наружной поверхности опорной колонны так , что острая вершина овала, обращенная к концу опорной колонны с более высоким потенциалом, направ-.

лена наружу, а противоположная вершина овала аправлена внутрь опорной колонны, причем отношение наиболь- . шего и наименьшего размеров овала превышает 1. -;

0 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

of E lect ros tatf с Accelerators, Darsbury, 1973, p. 91, 197.