Способ генерации нейтронных импульсов

Способ генерации нейтронных импульсов

Реферат

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к способам генерирования нейтронных импульсов, в частности, к генераторам разовых импульсов нейтронного излучения, и может быть использовано для проведения ядерно-физических исследований, изучения радиационной стойкости, например, элементов электронной аппаратуры, калибровки детекторов нейтронов.

Известен способ, реализованный в плазменном источнике проникающего излучения, выполненном в виде плазменной разрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды. Электроды разрядной камеры известного плазменного источника выполняются цилиндрическими или плоскими (см., например, авторское свидетельство №347006, кл. Н05Н 1/00, 1971). При определенных условиях разряда, когда осуществляется кумуляция прямого Z-пинча, из разрядной камеры может быть получен нейтронный выход до 3·10¹⁰ нейтронов в импульсе при длительности импульса около 0,2 мкс.

Известный способ характеризуется недостаточным удельным выходом излучения на единицу затраченной энергии и небольшим ресурсом работы (10÷100 кумуляции Z - пинча с генерацией нейтронного и рентгеновского излучений).

В качестве прототипа принят способ, реализованный в плазменном источнике проникающего излучения (см., например, патент РФ на полезную модель №65709, кл. Н05Н 1/00, 2007), основанный на воздействии на электроды газоразрядной камеры высоковольтным импульсом. Плазменный источник проникающего излучения, реализующий способ, состоит из газоразрядной камеры, заполненной изотопами водорода и содержащей газоразрядные электроды, и высоковольтного генератора. Этот способ характеризуется высоким выходом нейтронов в импульсе и стабильностью работы. Обычно в серии из m=5÷10 включений определяют средний выход нейтронов в импульсе, а стабильность работы плазменного источника описывают параметром - среднеквадратическим отклонением (СКО), который вычисляют по формуле (1):

Предлагаемое изобретение направлено на увеличение выхода нейтронов в импульсе и повышения стабильности выхода нейтронов

Это достигается тем, что в способе генерации нейтронных импульсов, основанном на формировании разряда типа плазменный фокус путем подачи высоковольтного импульса на разрядную камеру, заполненную изотопами водорода (дейтерием или смесью дейтерия и трития), газ в разрядной камере предварительно ионизируют путем подачи на электроды газоразрядной камеры предварительного высоковольтного импульса, амплитудой (100÷500) А и длительностью (20÷100) нс, затем с интервалом (30÷150) нс воздействуют на разрядную камеру основным высоковольтным импульсом, причем направление тока разряда предварительного высоковольтного импульса совпадает с направлением тока разряда основного высоковольтного импульса.

Существо предлагаемого способа генерации сильноточных нейтронных пучков заключается в том, что после включения плазменного источника на электроды газоразрядной камеры подают предварительный высоковольтный импульс, амплитудой (100÷500) А и длительностью (20÷100) нс, при этом газ в разрядной камере ионизируется и при подаче на электроды основного высоковольтного импульса вблизи изолятора развивается разряд с образованием более однородной цилиндрической токовой плазменной оболочки. Под действием электродинамических сил плазменная оболочка отходит от изолятора и движется с ускорением по межэлектродному зазору к области фокусировки (плазменный фокус), которая находится на оси разрядной камеры вблизи поверхности анода. Формирующийся плазменный фокус является источником нейтронов (и рентгеновских лучей).

Для формирования предварительного высоковольтного импульса в составе плазменного источника предусматривают дополнительный генератор импульсов, состоящий, например, из электрического контура, включающего накопительную емкость, зарядные резисторы и коммутатор.

Приложение на разрядную камеру предварительного токового импульса перед токовым импульсом основного контура приводит к увеличению выхода нейтронов более, чем в два раза, уменьшению СКО с 30-50% до 10-15%.

Способ генерации нейтронных импульсов, основанный на формировании разряда типа «плазменный фокус» путем подачи высоковольтного импульса на разрядную камеру, заполненную изотопами водорода (дейтерия или смесью дейтерия и трития), отличающийся тем, что газ в разрядной камере предварительно ионизируют путем подачи на электроды газоразрядной камеры предварительного высоковольтного импульса, амплитудой (100÷500) А длительностью (20÷100) нс, затем с задержкой (30÷150) нс воздействуют на разрядную камеру основным высоковольтным импульсом, причем направление тока разряда предварительного высоковольтного импульса совпадает с направлением тока разряда основного высоковольтного импульса.