Импульсная нейтронная трубка

Импульсная нейтронная трубка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскмк

Соцмалмстмческмк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 1766048 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 27,03.79 (21) 2742687/18-25 с присоединением заявки Ж— (23) Приоритет—

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень Рй 35 (51) М. Кл.

Н 05 Н 5/02//

//G 21 Cj 4/02

Государственный комитет оо делам изобретений и открытий (5З ) И К 62 1. 384.. 6 (088.8) Дата опубликования описания 01. 10.80

Д. Ф. Беспалов, К. И. Козловский, A. С. 1.глыбин и А. E. Шиканов (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт ядерной геофизики и геохимии (7I ) Заявитель

НЕЙТРОННА Я ТРУБКА (54) ИМПУПЬСНА Я

Предлагаемое изобретение относится к радиапионной технике, а конкретно к малогабаритным устройствам для генерапии импульсных нейтронных потоков, широко используемых в различных областях прикладной ядерной физики, в особенности, в ядерной геофизике.

Известны малогабаритные отпаянные нейтронные трубки, в которых нейтроны образуются при взаимодействии ускоренных дейтронов с твердой мишенью, содержащей изотоп водорода f1). Эти трубки содержат систему цилиндрических соосных ускоряющих электродов, внутри одного из которых (анода) расположен ионный источник, а внутри другого (катода) перпендикулярно оси сис-. темы, нейтроннбобразующая мишень.

Минимальный диаметр таких трубок

-3-4. см, что позволяет их .использовать например, при нейтронном каротаже скважин. Поток генератора на базе таких трубок не превышает 10 нейтр. в секунду. Повышение потока возможно лишь за счет увеличения радиальных размеров. Использование лазерного ионного источника с лучшими эмиссионными характеристиками неэффективно °

5 в трубках с малым диаметром (3-4 см) из-за ограничения, накладываемого на пло тность тока ускоряемых дейтронов законом "трех вторых .

Известна импульсная нейтронная трубка, которая может быть выбрана в качестве прототипа t2j. Она содеял жит в отдаянном объеме систему цилиндрических ускоряющих электродов, размещенных коаксиально по отношению друг, к другу. Внутри полого, анода находится искровой ионный источник, на внутренней поверхности катода, охватывающего анод, размещена нейтроно-образующая мишень, а перед ней сетчатый электрод для подавления электронной эмиссии с анода.

Вакуум в трубке поддерживается системой нераспыляемых газопоглотнтелей.

Поток трубки при ускоряющем напряже3 76604 нии . 200 кВ может достигать 10 нейтр/с. диаметр трубки л 6,5 см.

Уменьшение диаметра этой трубки возможно лишьь за счет увеличения площади поверхности плазмы, с которой извлекаются ионы, в соответствии с законом трех вторых". При этом можно надеяться, что нейтронный поток будет оставаться на прежнем уровне.

Однако это приведет к уменьшению 10 пробойной прочности трубки и увеличению ее длины, что сделает практически невозможным использование прибора в малогабаритной аппаратуре, а также при напряжении л, 200 кВ, позволяющим дос- 15 о тигать потоки 10 нейтр/с.

Ilem предлагаемого изобретения— уменьшение радиального размера трубки.

Поставленная иель достигается тем, что вне корпуса трубки и соосно с ним 20 расположена секция кольиевых магнитных элементов полностью охватывающих электродную систему, при этом гранииа области ускорения составляет с осью магнитных элементов прямой угол. 25

Возможность уменьшения радиуса нейтронной трубки при сохранении величины нейтронного потока обусловлена следующим. Магнитное поле, создаваемое кольиевыми элементами в анодной об- 30 ласти формирует на выходе анода плазменный поток с высокой плотностью дейтронов направленный вдоль оси электродов. В то же время магнитное поле препятствует движению электронов от З5 катода к аноду и плазменному потоку, находящемуся под потенциалом анода.

Такая изоляция электронов повышает электрическую прочность межэлектродного промежутка, позволяет увеличить 40 плотность тока ионов, извлекаемых иэ плазмы, а так же исключить из конструкции трубки антидинатронный электроде

Все это дает возможность эффективно 45 ускорять большую часть дейтронов до энергий 200 каВ в трубке с диаметром ь 3 см и получать .при этом потоки

> 10 О ней тр/с.

Предлагаемое устройство пояс няетая чертежом, где изображена импульсная нейтронная трубка в случае использования в ней лазерного ионного источника.

Трубка состоит из цилиндрического металлостеклянного корпуса 1 с оптическим вводом 2, цилиндрического катода

3, являющегося частью корпуса и внуч ренняя поверхность которого насыщена тяжелым изотопом водорода, цилиндриЯ 4 ческого анода 4, часть которого охватывается катодом и внутри которого расположена плазмообраэующая мишень 5 ионного источника, газопоглотителей 6 и секции кольцевых магнитных элементов 7.

Трубка работает следующим образом.

Сфокусированное лазерное излучение вводится через оптический ввод 2 и воздействует на поверхность мишени 5 ионного источника. Сбразовавшаяся лазерная плазма с ионами дейтерия, расширяясь, заполняет внутрианодное пространство. Синхронно с образованием плазмы между анодом 4 и катодом 3, с помоп1ью внешнего источника высокого напряжения, создается ускоряющее элект рическое поле. Магнитное поле создается электродов с помощью кольцевых элементов /постоянных магнитов или соленоидов/. Это поле в области образования и расширения плазмы фокусирует ее вдоль оси трубки, образуя направленный поток плазмы, истекающий иэ анода ао внутрикатодную область, где с боковой поверхности плазмы происходит извлечение и последующее ускорение ионов к катоду, Обратный ток электронов, вызываемый автоэлектронной, взрывной или втс ричной эмиссией подавляется магнитным полем, не нагружает источник ускоряющего цапряжения и не вызывает быстрого пробоя ускоряющего промежутка. Ускоренные дейтроны бомбардируют внутреннюю поверхность катода, вызывая в результате ядерной реакции поток быст рых нейтронов.

Аналогичным образом работает трубка при использовании в ней ионного источника другого типа, например, искрового, только в этом случае конструкция содержит дополнительные электрические вводы для питания ионного источника, кроме того отсутствует оптический ввод.

Предлагаемое изобретечие позволит суи;ественно уменьшить радиальные размеры излучателей нейтронов при сохранении нейтронного потока. Это обстоятельство даст возможность расширить применение нейч ронных генераторов в рудной геофизике, увеличить разрешающую способность кейт ронного каротажа нефтяных и газовых скважин. Кроме того можно повысить эффективность нейтронного активационного анализа и инженерно-физических исследований в реакторостроении.

Формула изобретения

Импульсная нейтронная трубка, содержащая вакуумный корпус, систему

5 766048 6 цилиндрических ускоряющих электродов, области ускорения составляют с осью ионный источник, расположенный внутри магнитных элементов прямой угол. одного из этих электродов, нейтроно-обре- Источники информапии, зующую мишень; расположенную на внут- принятые во внимание при экспертизе ренней поверхности другого электрода, > 1. Сборник Скважинные генераторы отличающаяся тем, что, с нейтронов, М., ОНТИ ВНИИЯГГ, 1973,. делью уменьшения радиального размера с,81, трубки, вне корпуса и соосно с ним рас- 2. Беспалов lL Ф. и др. В сб. положена секиия кольпевых магнитных Ядерно-геологические исследования в элементов, полностью охватывающих элек- 1о обсаженных скважинах, труды ВНИИЯГГ тродную систему, при этом гранины вып 2Э, М., 1975.с. 142 (прототип).

BÍÈÈÏÈ Заказ 6530/54 Тираж 885 Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4