Мишенное устройство нейтронногогЕНЕРАТОРА Советский патент 1981 года по МПК H05H7/00 

(54) МИШЕННОЕ УСТРОЙСТВО НЕЙТРОННОГО ЩНЕРАТОРА

1

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно, к нейтронным генераторам на основе сильноточных ускорителей и накопителей заряженных частиц.

.Известны нейтронные генераторы, включающие сильноточный ускоритель и мииенное вещество, облучаемое выведенным из ускорителя пучком l. Толщина мишени .выбирается из условия полной остановки Частиц в веществе мишени. При этом не удается получить высокой эффективности генерации нейтронов. Например, при облучении литиевой мишени дейтронами с энергией 30 МэВ только 1% ускоренных дейтронов может дать нейтроны с энергией около 14 МэВ, а 99% останавливаются в веществе мишени после потери энергии на ионизацию. Указанный недостаток устранен в Нейтронных генераторах, где используются циклические накопители и обеспечивается многократность прохождения накопленных частиц через мишенное вещество.

Наиболее близким техническим решением является нейтронный генератор содержащий тороидальную ва«уумноплотную камеру накопителя с встроенными высокочастотными резрнаторгади.

кольцевой поворотный электромагнит и нейтронообразунадее мишенное вещество 2 .

Мишенное вещество может быть либо

твердое, например бериллий, либр газообразное, например дейтерий, ограниченное тонкими стенками, например, из бериллия.

Недостатком этого ва1рианта нейтронного генератора является необходимость отвода больших мощностей тепла, около десятка мегаватт от мишенного вещества или стенок, через которые проходит пучок частиц с током

10-20 А. Стенки должны также выдерживать большие радиационные, нагрузки..

Целью предложения является улучшение теплоотвода из области генерации нейтронов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном нейтронном генераторе, содержащем тороидальную камеру со встроенными высокочастотными резонаторами, кольцевой электромагнит и

нейтронообразующее мишенное вещество, введены дополнительные.электромагниты, охватывающие высокочастотные резонаторы так, что их полюса параллельны продольным осям резонаторов, и устройства для заполнения и циркуляции мишенного ве1цестз.а по всему внут реннему объему камеры. Принципиальная схема предлагаемого устррйства представлена на чертеже. :: - , Пучок ускоренных частиц через канал 1 ввода инжектируется в кйльцевой накопитель, состоящий иэ камеры 2 на копителя, заполненной газообразным дейтерием, кольцевого электромагнита 3, высокочастотных резонаторов 4, предназначенных для компенсации иони зационных потерь энергии ускоренных частиц в мишенном веществе. Резонато ры размещены в магнитном поле накопи теля. Наличие магнитного поля, силовые линии которого направлены перпен дйкуля нб к силовым линиям электри 4ieBKbi tf поля рёэ6на тор1а С1%е(т:§енно поВЁКпает электрическую прочность газа; За1полняющего полость резонатора. Область максимального нейтронного из лучения 5 охватывает камеру jiaKonHтеляйо всему ее пёримет|з|.M iiHoe йёЩёё йЬ йаг|:)евается пучкр1м накоплен Мйх частиц в результате ионизационны потерьэнергии. Мощность этих потерь йожет достигать десятков мегаватт. Отвод таких тепловых мощностей осуШШ§Ше1 Мпр31(ШЩ1ё1н:йШ1 ЧЩШ k W йШЬТпителя Мишенного вещества с й&поЯьзованием его как теплоносителя Инжёкция дейтронов в накопитель ... . - L.:- --.. . -. -..-,..--. .-L--- ,, йрЫйЭйОдитсЯ йётг эерывно, при постоян ном магнитном поле с большими радиальньмй и малыми аксиальными йетатронными колебаниями. Обход магнит; й 6Т6;: кан первых оборо тгах после инжекции осуществляется вв дением сильной связи между радиальными и аксиальными бетатронньн и колебаниями. Для осуществления необходимой связи частоты бетатронных коле баний выбираются равными и вводится пфрекос медианной плоскости магнит; НРГО; ПОЛЯ . . ; :.. ...., . 1,,... Устранение больших НейроЙз водйтельнЦх потерь в дальнейшей Достигается созданием условий, обеспёчиваю Ш йёлйчйну HdHHSaiuHOHHOifo за:тухания поперечного фазового объема пучка накопленных частиц, в предлагаемом устройств е могут быть использована для йнжекции; сак полож;й ёл ьные, : ай й отриЦйтёл)ьйь(ё й0нй...: 1:1ШУГ;. Основные параметры предложенной мишени нейтронного гёнёратВра: Энергия циркулирующих дейтронов, МэВ 100 Радиус;равновесной орбиты, см140 Диаметр поперечного сечения камеры накопителя, см 25 Ионизационные потери энергии, МэВ/об 2,14 Давление дейтерия в камере накопителя (при 0°С), атм 2,2 Ток инжекции в накопителе, А0,3 Накопленный ток, А 15 Интенсивность потока нейтронов из дейтерия со средней энергией 0,9X10 50 МэВ, нейтр/с со средней энергией 1 81С 25 МэВ, нейтр/с Создание предлагаемого устройства позволит повысить эффективность теплботвода из области взаимодействия нучка заряженных частиц с мишенным веществом, не уменьшая полного выхода нейтронов, с1 также увеличить область с интенсивным нейтронным излучением. . Формула изобретения Мишенное устройство нейтронного генератора, содержащее тороидальную камеру свстроенными высокочастотными резонаторами, кольцевой электромагнит и нейтронообразующее мишенное вещество, отличающееся тем , что, с целью улучшения теплоотвода из области ге нерации нейтронов, введены дополнительные электромагниты, охватывающие высокочастотные резонаторы так, что их полюса параллейбнЫ продольным осям резонаторов, и устройства для заполнения и циркуляции мишенного вещества по всему-внутренйему Объему камеры. Источники информации, принятые во внийанйе при экспертизе 1.GERN, Courier, 1975, 11 vol 15, 323. .. 2.Адо Ю.М. и др. Мощный нейтронный генератор на Основе циклического ускорителя. Труды У Всесоюзного сове14аНия по ускорителям заряжённых частиц. М.,Наука, 1977, том II, с. 317. (прототип).