"устройство для создания газодинамической мишени

"устройство для создания газодинамической мишени

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к,авт. свид-ву В 274863 (22) Заявлено 19.1274 (21) 2086497/25 с прнсоединеннеМ заявки Йо (23) Йрноритет—

Саюэ Советснии

Социалистических

Рвсаублнм

< 555766 (51)м К„г

Н 05 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150579. Бюллетень 89 18 (53) УДК 533.9.07 (088.8) Дата опубликования описания 1805.79 (72) Авторы изобретения Б.A дьячков, В.и. зиненко, М.А. павлий и В.ю. петруша

Институт физики твердого тела AB СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ МИШЕНИ

Изобретение относится к устройствам для создания перезарядных мише.ней для преобразования ионных пучков и может использоваться в ядерной физике и термоядерных исследованиях.

Известен сцособ создания гаэодинамической мишени для преобразования мощных ионных пучков путем формирования плоской сверхзвуковой газовой струи, вйрезания с помощью сепарирующего органа центральной узконаправленной части струи, через которую пропускается мощный ионный пучок, торможения и охлаждения всех частей струи до температуры ниже точки плав->5 ления рабочего вещества струи.

Устройство, реализующее этот способ, не позволяет проводить преобразование пучка непрерывно, так как через определенное время струя начинает портить вокруг себя вакуум изэа нарушения режима работы сепарирующего органа, которое вызывается нарастанием на нем толстого слоя твердого конденсата.

По основному авт. св. 9 274863 известно устройство, представляющее собой преобразователь ионов пучка в нейтральные атоьи. Это устройство выполнено в виде вакуумной камеры с отверстиями для ваода и вывода пучка ионов, содержащей нагреватель, парогенератор с плоским соплом Лаваля, конденсатор с устройством для охлаждения стенок, питающий трубопровод с электромагнитным насосом для перекачки жидкого лития из конденсатора в парогенератор, эаправочный бачок с заборным штуцером, включенный в питающий трубопровод. Заправочный бачок служит для первичной заправки конденсатора чистым жидким литием. Струя паров лития из сопла

Лаваля пересекает область взаимодействия с пучком и конденсируется в жидкой фазе в конденсаторе, иэ которого жидкий Литий снова подается в парогенератор при помощи электромагнитного насоса. В качестве рабочего вещества можно использовать и другие щелочные металлы, имеющие низкую упругость пара при температуре плавления (например натрий) .

Однако в этом устройстве наблюдается значительная расходнмость струи в области нейтрализации, что затрудняет преобразование в нем мощных ионных пучков, имеющих поперечное сечение площадью в несколько квадратных дециметров. При большой вели555786 чине поперечного сечения пучка его нужно вводить в такую область струи, где ее расходимость слишком велика, из-за чего большая часть рабочего вещества струи выносится через окна для ввода и вывода пучка и существенно ухудшает вакуум в прилегающих час- 5 тях установки. Количество рабочего вещества в нейтралиэаторе уменьшает. ся, что сокращает время непрерывной работы устройства, Недостаточным оказывается уменьшение расходимости о струи, получаемое при использовании сопл оптимальной конфигурации, Цель изобретения — уменьшение расходимости струи в области нейтрализации. 15

Для этого устройство для создания газ одинамической мишени снабжено сепараторомом, выполн ен ным в виде двух наклонных но отношению к медианной плоскости устройства пластин с отверстиями для стока жидкости в кон-. денсатор, расположенных по разные стороны от этой плоскости между соплом Лаваля и конденсатором.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить угол расходимости струи в области взаимодействия с пучком, а значит и увеличить диаметр пропускаемого через мишень пучка. Отсеченные сепарирующим устройством части струи с большой угловой расходимостью не выносятся из мишени, а конденсируются в сепарирующем .устройстве, сте-кают в конденсатор и снова могут быть использованы для формирования струи.

На чертеже схематично изображено 35 предлагаемое устройство.

Оно состоит иэ системы циркуляции и системы заправки. Система циркуляции включает нагреватель 1, парогенератор 2 с плоским соплом З.Лаваля, 40 сепарирующее устройство 4, состоящее иэ стенок 5 с отверстиями б вцоль боковых стенок сепарирующего устройства для стока жидкости и двух наклонных пластин 7, конденсатор 8 с окнами для ввода и вывода пучка 9„ питающий трубопровод 10 с обратным клапаном 11, электромагнитный насос

12. К стенкам сепарирующего устройства и стенкам конденсаторов приварена трубка для пропускания охлаждающей жидкости. Вся система циркуляции находится:в высоком вакууме.

Система заправки содержит заправочный бачок 13, уплотняемый крышкой

14. Сквозь резьбовое отверстие в

55 крышке пропущен шток 15 с поршнем 16, Шток проходит через вакуумное уплотнение 17. В нижней части заправочного бачка находится заборный штуцер

18 с изогнутой трубкой 19 и вентилем 60

20 с металлическим уплотнением. Содержимое заправочного бачка откачивается форвакуумным насосом. устройство работает следующим образом.

Рабочее вещество в твердом состоянии помещается в заправочный бачок 13, расплавляется в нем и обезгаживается под вакуумом. Затем при помощи поршня 16 порция натрия в жидком состоянии через трубку 19 и открытый вентиль 20 перегоняется в конденсатор 8. При этом система циркуляции при помощи нагревателя 1 должна быть прогрета до температуры выше точки плавления натрия. После этого вентиль 20 закрывается и жидкий натрий при помощи электромагнитного насоса 12 подается в парогенератор 2, имеющий температуру 700 С.

В парогенераторе жидкий натрий превращается в пар и при помощи сопла 3 формируется сверхзвуковая струя паров натрия. Для предотвращения прорыва паров натрия из парогенератора

2 в конденсатор 8 через трубопровод

10 в трубОпроводе установлен обратный клапан 11, В предлагаемом устройстве использовано плоское сопло

Лаваля, длиной 10 см, с отношением площадей выходного и критического сечений, равным 10, и отношением высоты сверхзвуковой части к ширине выходного сечения, равным 1. Угол между внешней границей наиболее плотной части струи и ее медианной плоскостью — около 60 . При помощи о двух наклонных по отношению к медианной плоскости струи пластин 7, расположенных в сепарирующем устройстве 4, отсекается сильно .расходящаяся часть струи . Это позволяет уменьшить расходимость струи за сепарирующим устройством и увеличить область взаимодействия струи с пучком.

Наклонные пластины 7 расположены под углом до 300 к медианной плоскости струи и изготовлены из стали Х18Н10Т толщиной 0,2 мм. Отсеченная часть струи конденсируется на стенках 5 при температуре 130 С и стекает через отверстия б в конденсатор 8 и снова может использоваться для формирования струи.

Наличие сепарирующего устройства позволяет значительно. уменьшить расходимость струи и увеличить диаметр окон для ввода и вывода пучка. Испытание мишени с сепарирующим устройством и окнами для ввода и вывода пучка с диаметром 100 мм показывает надежность работы предлагаемого устройства. Мишень работает в непрерывном режиме ?О ч при толщине струи

3 ° 10 6 ат/см, при этом вынос паров через окна для пучка незначительный (на расстоянии 24 см от медианной плоскости струи пролетный вакуум не хуже 10 тор) . Осмотр мишени после 70 ч работы показывает, что количество натрия в системе циркуляции практически не уменьшается, и мишень может работать значительно дольше.

Формула изобретения

Составитель В. Ким

Редактор Т. Колодцева..Техред 0.Андрейко Корректор М.Пожо

Заказ 2756/67

Тираж 943 Подписное

ЦЯИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, E-35, Раушская наб.„ д. 4/5

Филиал . ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для создания гаэодинамической мишени по авт. св. 9274863 отличающееся тем, что, с целью уменьшения расходимости струи в области нейтрализации, оно снабже555 786 8 но сепаратором, выполненным в виде двух наклонных по отношению к медианной плоскости устройства пластин с отверстиями для стока жидкости в конденсатор, расположенных по разные стороны от этой плоскости между .соп5 лом и конденсатором.