Линейный индукционный ускоритель

Линейный индукционный ускоритель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (1)776531

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сонзз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид.ву— (22) Заявлено 30.05.79 (21) 2772093/18-25 (51) M.Kë. H 05 H 9 00 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.12.81. Бюллетень № 48

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.12.81 (72) Авторы изобретения

В. С. Босамыкин, В. Ф. Бухаров, А. И. Герасимовке П -Т „; и А. И. Павловский Ят1," ik49>lth (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

Изобретение относится к технике уско- соединенную к независимому источнику аирения заряженных частиц и может быть ис- тания, инжектор трубчатого пучка электропользовано для получения сильноточных нов и ускоряющую систему на основе ра им пульаных пучков электрснав с энертией диальных линий с водяной изоляцией. в десятки мэВ и более. B таком ЛИУ уменьшено, внутреннее

Известен линейный индукционный уско- сопротивление ускоряющей системы и поритель (ЛИУ) (1), содержащий размещен- вышена в 10 раз рабочая разность потенный по оси ускорителя фокусирующий циалов, что позволяет ускорять полые пучоднослойный соленоид, намотанный поверх ки электронов с током в несколько сотен трубы из диэлектрика с вакуумируемой по- 1о килоампер. лостью и присоединенный к независимому Недостатком этого ЛИУ является боль.-источнитоу питания, и инжектор пучка элек- шое потребление энергии от источника питронов. тания, расходуемой на создание ИМП в

В момент достижения в соленоиде мак- фоеуси|рующей ооленаидальной системе. симальной напряженности продольного 15 Связано это с тем, что наиболее сильноточмагнитного поля (ПМП) включается уско- ными являются полые пучки; как обладаюряющая система ЛИУ, электроны из ин- щие минимальной энергией собственного жектора вводятся в виде сплошного ци- электромагнитного поля. Для эффективной линдрического пучка в полость трубы и проводки таких пучков напряженность происходит их ускорение. 20 ПМП в соленоиде долж1на аркмерно в 5

Недостатком такого ЛИУ является ма- раз превышать напряженность магнитного лая амплитуда тока пучка, ограничиваемай ""поля, "создаваемого собственно током пучка

:высоким,внупренн им соптроттовлением уско- на его внешней границе. Полый же пучок ряющей системы ЛИУ и низким ее рабочим занимает в объеме соленоида, в котором напряжением (50 кВ), а также существен- 25 создано фокусйрующее ПМП, очень малую ное усложнение ЛИУ при повышении на- часть объема. пряжения.

Наиболее близким техническим реше- Целью данного изобретения является нием является ЛИУ (2J, содержащий фоку- уменьшение электрической энергии на возсирующую соленоидальную систему, под- З0 буждение продольного магнитного поля в

776531

ЛИУ .путем создания, раздельных парал " "- «лельньй трактов" усиофейия.

Цель достигается тем, что в ЛИУ, содержащем фокусирующую соленойдальную систему, подсоединенную к - независимому источнику--питания, инжектор и" приемник частиц, фокусйрующая соленоидальнаЪ система выполнена в виде раздельных соленои-"= " дов, располоЖенных ito îêðóæíîñòè относительно оси ускорителя, причем соленоиды соединены между собой параллельно и подключены к общему иСточнику питания;

Такое выполнение ЛИУ позволяет уменьшить электрическую энергйю, йотреб ляемую от источника на создание ПМП в области ускорения, при сохранении общего тока пучка ускоряемых частиц. Энергия уменьшается примерно во столько раз, во сколько раз объем внутри соленоида (2) больше общего объема всех раздельных соленоидов в предложенном ЛИУ. Для койкретного выйолнения ЛИУ кратность уменьшения может быть определейа-тоочно, -:-= " oijfiако, -по сравнению с ускорением полого пучка (21 уменьшение составит не менее

2 = 3 раз. Во столько же раз уменьйатся

- энергетические характеристикй источника, =в частйости запасаемая энергия в конденсаторной батарее. Что;касается общего ускоряемого тока Ip во всех раздельных трактах, то его величина может быть равной предельйому току 1 полого пучка (21;. что подтверждается следующим расчетом. Если каждый соленоид имеет внутренний диаметр do, а соленоиды расположены касаясь один ppyi ого в одной "ряд" по окЯФЙФости гийотетического тонкостенного трубчатого пучка с внешним дна метром d, то общее чисМ ло соленоидов будет равно n=—

do

Если в каждом соленоиде ускоряется тоже тонкостенный полый пучок, причем его внешняя граница проходит близко от витков, то общий периметр поперечных сечений всех пучков в п соленоидах составит г

Po — — n do = — . >do —— лЯ, т. е. Ро боль о ше длины окружности P = Ы пучка (2) в л = 3/14. Значит, при одинаковой плотности тока пучков в (21 и в йредложейнов ЛИУ обтций ток lo тоже будет больше I a=st раз.

Практически же соленоиды имеют канеч= йую толщину стенок каркасов, от "поверхностей которых пучки должны проходить на

"-= = ИГстЪ|ЙКй ЩЖйтй роваяного зазора, поэтому 1, будет превосходить I меньше, чем в

"л раз и может быть равен I.

Для еще большего уменьшения потребляемой энергии мбжно разместить четное число" соленоидов," найример, фЫйойернго по окружности, и магнитные поля в смежных соленоидах создать встречного направления. Последнее достигается, например, намоткой витков в смежных соленоидах в разные стороны при параллельном подключении всех соленоидов к общему источнику питания. При таком выполнении ЛИУ силовые линии рассеянных магнитных полей

5 сйежных трактов ускорения, проникая взаимно в тракты, оказываются одинаково направленными с силовыми линиями полей, создаваемых соленоидами в своих трактах, что дополнительно увеличивает напряженность полей в каждом тракте, позволяя уменьшить потребление энергии от источника.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый ЛИУ; на фиг. 2 — разрез А — А йа фиг. 1. . Фокусирующая соленоидальная система предлагаемого ЛИУ образована восемью раздельными соленоидами 1, равномерно расположенными по окружности относительно оси 0 — 0 в полости ускоряющей системы ЛИУ, образованной тремя ускорительными блоками 2. В каждом блоке ин" дукторы устайовлены в общем металлическом корпусе с двумя торцовыми фланца25 мй, которые посредством металлических стяжных шпилек, размещенных снаружи корпуса, создают осевое усилие и обеспечивают электрическое соединение;и.герметичное уллотнение индукторов,вокруг обласпи

ЗО ускорения. Каждый соленоид на мотая, например, на трубу из диэлектрика и образует раздельный тракт ускорения в вакуумируемой полости своей трубы; намотка витков в смежных соленоидах выполнена в разные стороны. Соленоид в начале тракта ускорения охватывает узел 3 инжектора ЛИУ, а . в Конце тракта соленоид продолжается за пределы приемника 5, например, в виде металлической миШени для генерации тор4О мозного излучения. Выводы соленоидов в начале всех трактов- ускорения соединены между собой параллельно и подключены к заземленным блокам 2, а аналогично сое дйненные выводы соленоидов в конце трак45 тов подключены к общему источнику их питания, например к заряженной конденсаторной батарее 6; цепь разрядного тока которой через соленоиды создается при срабатывании управляемого разрядника 7.

Работает ЛИУ следующим образом.

Включается разрядник 7 и батарея 6

" начинает разряжаться через все соленоиды

1, в результате чего в каждом из них на-растает напряженность продольного магнитного поля. Так как узлы 3 и приемники

f размещейы в соленоидах на расстоянии, большем половины диаметра витков соленоидов, и они не возмущают распределение поля (йапрймер, их. металлические детали

60 ймеют толщйну меньше глубины скин-слоя, йа частоте тока питайия соленоидов детали не образувт" замкнутых контуров), то поле

- оказивается равномерным на этом расстоянии. FIo достижении максимальной напря65 жемФости " магнитного поля включаются

77653!

1 блоки 2, генерирующие в трактах продольное электрическое поле, в котором инжектируются из узлов 3 пучки 4 заряженных частиц и происходит их ускорение вплоть до приемников 5. Так как соленоиды намотаны встречно, а число их четное, то рассеянные магнитные поля нз смежных сом- ноидов взаимно усиливают напряженность внутри соленоидов. Смежные тракты максимально приближены один к другому и потому общий периметр трубчатых пучков в трактах может быть больше окружности гипотетического трубчатого пучка, по которой размещены тракты. А так как фокусирующее магнитное поле создается в раздельных трактах, общий объем которых меньше, например в 3 раза объема цилиндра, диаметр которого равен диаметру гипо-— тетического трубчатого пучка в 12), то во столько же раз уменьшается электрическая 20 энергия источника питания, потребляемая на создание продольного магнитного поля для проводки пучка с таким же импульсным током, как в (2).

Формул а изобретения

1. Линейный индукционный ускоритель, содержащий фокусирующую соленоидальную систему, подсоединенную к независимому источнику питания, инжектор к приемник заряженных частиц, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения электрической энергии на возбуждение продольного магнитного поля, фокусирующая соленоидальная система выполнена в вотще раздельных соленоидов, расположенных по бкружйости отноСительно оси ускорителя, причем соленоиды соединены между собой параллельно и подключены к общему источнику питания.

2. Ускоритель по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что фокусирующая соленоидальная система выполнена из четного числа соленоидов, а смежные соленоиды намотаны в разные стороны.

Источники информации, принятые во внймайие йрйэкспертизе:

1. Павловский А. И. и др. «Атомная энергия», т. 28, i¹ 5, с. 132, 1970.

Г

2. Павловский А. И. и др. ДАН СССР, т. 222, № 4, с. 817, 1975.