ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ Советский патент 1994 года по МПК H05H3/00 

Изобретение относится к технике генерации нейтронов с помощью пучков ускоренных заряженных частиц и может быть использовано при разработке генераторов нейтронного и рентгеновского излучателей.

Известно устройство, содержащее термочувствительные датчики, выполненные на ферромагнитных сердечниках с определенной точкой Кюри.

При повышении температуры сердечника выше точки Кюри, датчик дает сигнал остановки работы источника тепловой мощности, обеспечивая тем самым защиту всей установки от перегрева.

Недостатком известного устройства является то, что при использовании его для защиты от перегрева генератора нейтронов, принципиальная схема последнего усложняется, и увеличиваются габариты генератора. Это исключает возможность использования известного устройства в портативных нейтронных генераторах.

Прототипом изобретения является импульсный генератор нейтронов, содержащий ускорительную трубку с анодным электродом и мишенью, высоковольтную импульсную схему питания, выход которой подключен к ускорительной трубке, а вход - к выходу трансформатора запуска, содержащего сердечник из ферромагнитного материала с расположенными на нем двумя обмотками.

Генератор выполнен в герметичном металлическом корпусе, содержащем нейтронную трубку с элементами схемы ее питания. Схема питания включает формирователь импульса ускоряющего напряжения на мишень трубки, состоящий из высоковольтного трансформатора, накопительного конденсатора и коммутатора, а также элементы питания источника ионов.

Импульс запуска схемы питания трубки подается от трансформатора, находящегося за пределами герметичного корпуса генератора нейтронов, залитого жидким диэлектриком. Сердечник трансформатора выполнен из ферромагнитного материала с высокой точкой Кюри.

Недостатком известного устройства является малый срок службы, что обусловлено отсутствием автоматической защиты от перегрева.

Целью изобретения является увеличение срока службы генератора путем защиты его от перегрева.

Цель достигается тем, что в импульсном генераторе нейтронов, содержащем ускорительную трубку с анодным электродом и мишенью, высоковольтную импульсную схему питания, выход которой подключен к ускорительной трубке, а вход - к выходу трансформатора запуска, содержащему сердечник из ферромагнитного материала с расположенными на нем двумя обмотками, сердечник трансформатора запуска закреплен на анодном электроде с обеспечением теплового контакта с последним, две обмотки трансформатора запуска разнесены друг относительно друга по длине сердечника, при этом в качестве ферромагнитного материала сердечника выбран материал, точка Кюри которого равна предельно допустимой температуре нагрева анодного электрода.

На фиг. 1 изображен генератор в продольном сечении; на фиг. 2 - его поперечное сечение; на фиг. 3 - электрическая схема генератора.

Генератор содержит металлический герметичный корпус 1, залитый диэлектрической жидкостью, внутри которой размещены ускорительная нейтронная трубка 2 со схемой питания, включающей формирователь импульса ускоряемого напряжения, содержащий высоковольтный трансформатор 3, коммутатор 4 и накопительный конденсатор 5, элементы схемы 6 ионного источника трубки, трансформатор 7 запуска схемы питания трубки с кольцевым сердечником 8 из ферромагнитного материала, размещенным непосредственно на анодном электроде 9 нейтронной трубки. Сердечник закреплен на анодном электроде трубки при помощи металлической обоймы 10, имеющей высокую теплопроводность. Первичная 11 и вторичная 12 обмотки расположены одна напротив другой для исключения влияния взаимоиндукции при потере магнитных свойств сердечника.

Генератор работает следующим образом.

Заряженный от внешнего источника питания конденсатор 5 при подаче импульса запуска, формируемого трансформатором 7 на управляющем электроде коммутатора 4, разряжается на первичную обмотку трансформатора 3, при этом на его вторичной обмотке формируется импульс ускоряющего напряжения до 150 кВ, который подается на мишень ускорительной нейтронной трубки 2. Одновременно срабатывает ионный источник при помощи схемы 6. Ионы дейтерия, ускоренные электрическим полем, бомбардируют мишень трубки, где, в результате ядерной реакции, образуются нейтроны.

В случае длительной работы генератора на повышенных частотах следования импульсов, а также при работе в условиях повышенных температур происходит разогрев ионного источника, а вместе с ним анодного электрода 9 и сердечника 8 трансформатора 7 запуска схемы питания трубки.

Когда температура сердечника ниже точки Кюри, амплитуда импульса запуска, формируемая на вторичной обмотке 12, достаточна для срабатывания генератора, так как в этом случае сердечник обеспечивает хорошую магнитную связь между обмотками. При достижении или превышении температуры сердечника точки Кюри он теряет свои магнитные свойства, связь между обмотками резко ухудшается, амплитуда импульса запуска практически падает до нуля и генератор автоматически отключается. После нормализации температуры генератор продолжает работать в заданном режиме. Таким образом, трансформатор запуска схемы питания трубки помимо основного своего назначения осуществляет функции устройства защиты генератора от перегрева.

Температура точки Кюри магнитного материала сердечника может быть выбрана любой в зависимости от назначения генератора. Например, для нейтронных генераторов, предназначенных для работы в условиях повышенных температур и использующих в качестве изоляции кремнеорганическую жидкость типа "Сополимер", сердечник может быть выполнен из сплава CrO₂, имеющего температуру точки Кюри 120^оС.

Таким образом, обеспечение тепловой защиты обеспечивает увеличение срока службы устройства по сравнению с прототипом, при сохранении малых габаритов и простоты конструкции последнего.

ИМПУЛЬСНЫЙ ГЕНЕРАТОР НЕЙТРОНОВ, содержащий ускоряющую трубку с анодным электродом и мишенью, высоковольтную импульсную схему питания, выход которой подключен к ускорительной трубке, а вход - к выходу трансформатора запуска, содержащему сердечник из ферромагнитного материала с расположенными на нем двумя обмотками, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы генератора путем защиты от перегрева, сердечник трансформатора запуска закреплен на анодном электроде с обеспечением теплового контакта с последним, две обмотки трансформатора запуска разнесены друг относительно друга по длине сердечника, при этом в качестве ферромагнитного материала сердечника выбран материал, точка Кюри которого равна предельно допустимой температуре нагрева анодного электрода.