Мишенное устройство нейтронногогенератора

Оо т . ;, .аз

В<к;,," н: ({ <; T <";. i < . < жнем

О Д-И С А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соаетских

Социалистических

Республик

<щ719477

4 i

Ю

\ г

К АВТОРСКОМУ СВ ВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 1506.78 (21) 2628412/18-25 с присоединением заявки Ко . (23) Приоритет—

Опубликовано 15.03.81. Бюллетень Й9 10 р )м. к .з

Н 05 Н. 7/00

Государствеииый комитет

СССР ио дмаи нзобретеиий и открытий (Щ УЛК 621. 384 ° .6(088.8) Дата опубликования описания 180 3.81 (72) Авторы изобретения

Ю.М. Адо и А.Г. Уфимцев (71) Заявитель (54) МИШЕННОЕ УСТРОЙСТВО НЕЙТРОННОГО EHEPATOPA

Изобретение относится к ускори тельной технике, а именно, к нейтронным генераторам на основе сильноточных ускорителей и накопителей заряженных частиц. .Известны нейтронные генераторы, включающие сильноточный ускоритель и мишенное вещество, облучаемое выведенным из ускорителя пучком (1J.

Толщина мишенй .выбирается из условия полной остановки частиц в веществе мишени. При этом не удается получить высокой эффективности генерации нейтронов. Например, при облучении литиевой мишени дейтронами с энерги- !5 ей 30 МэВ только 1% ускоренных дейтронов может дать нейтроны с энергией около 14 МэВ, а 99% останавливаются в веществе мишени после потери энергии на ионизацию. указанный 20 недостаток устранен в нейтронных генераторах, где используются циклические накопители и обеспечивается многократность прохождения накопленных частиц через мишенное вещество.

Наиболее близким техническим решением является нейтронный генератор, содержащий торондальную вакуумноплотную камеру накопителя с встроен.ными высокочастотными резонаторами, ЗО кольцевой поворотный электромагнит и нейтронообразующее мишенное вещество (2) .

Мишенное вещество может быть либо твердое, например бериллий, либо газообразное, например дейтерий, ограниченное тонкими стенками, например, иэ бериллия.

Недостатком этого варианта нейтронного генератора является необходимость отвода больших мощностей тепла, около десятка мегаватт от мишенного вещества или стенок, через которые проходит пучок частиц с током

10-20 A. Стенки должны также выдерживать большие радиационные. нагрузки.

Целью предложения является улучшение теплоотвода иэ области генерации нейтронов.

Пос авленная цель достигается тем, что в известном нейтронном генератор содержащем тороидальную камеру со встроенными высокочастотными резонаторами, кольцевой элейтромагнит и нейтронообразующее мишенное вещество, введены дополнительные электромагниты, охватывающие высокочастотные резонаторы так, что их полюса параллельны продольным осям резонаторов, и

719477

140

2,2

Формула изобретения

3 устройства для заполнения и циркуля- ции мишенного вещества по всему внутреннему объему камеры.

Принципиальная схема предлагаемого устррйства представлена на чертеже .

Пучок ускоренных частиц через канал 1 ввода инжектируется в кольцевой накопитель, состоящий из камеры 2 накопителя, заполненной газообразным дейтерием, кольцевого электромагнита 3, высокочастотных резонаторов 4, предназначенных для компенсации ионизационных потерь энергии ускоренных частиц в мишенном веществе. Резонато"ры размещейы в магнитном поле накопителя. Наличие магйитного поля, силовые линии которого направлены перпендикулярно к силовым линиям электри""" " че< кого поля резонатора,. сущестйенно "повышает электрическую прочность газа, заполняющего полость резонатора. 2{)

Область максимального нейтройного излучения 5 охватывает камеру накопителя по всему ее периметру. Мйшенное вещество"нагревается пучком накопленйых частиц в результате ионизационных j5 потерь энергии. Мощность этих потерь может достигать десятков мегаватт.

Отвод таких тепловых мощностей осу щеСтвляется проКачиваниеМ"через камеру"накопителя мишенного вещества с

" йспользвванием его как теплоносителя.

Инжекция дейтронов в накопитель

Производится непрерывно, йрй поСтоян ном магнитном поле с большими радиальными и малыми аксиальными бетатронными колебаниями. Обход магнит " "" ного канала"инжекции на первых оборо6. тах после инжекции осуществляется вве дением сильной связи между радиальныии и акСиальными бетатронными колебаниями. Для осуществления необхо- 40 димой связи частоты бетатронных колебаний выбираются равными и вводится перекос медианной плоскости магнитного йоля.

Устранение больших нейройзводительнЫх потерь в дальнейшем достигается созданием условий, обеспечиваю"Ъ(йх величйну ионизационного затухания поперечного фаэовогО объема пучка накопленных частиц. В предлагавмбм устройстве могут быть использованй для ййжекции как положйтельные, так и отрицательные ионй.

Основные параметры предложенной мишени нейтронного генератора:

Энергия циркулирующих дейтронов, МэВ 100

Радиус равновесной орбиты, см

Диаметр поперечного сечения камеры накопителя, см 25

Ионизационные потери энергии, МэВ/об 2,14 Давление дейтерия в камере накопителя (при 0 C), атм

Ток инжекции в накопителе, A 0,3

Накопленный ток, A 15

Интенсивность потока нейтронов из дейтерия со средней энергией

50 МэВ, нейтр/с О, 9х10 со средней энергией

25 МэВ, нейтр/с 1 8>1С

Созданйе предлагаемого устройства позволит повысить эффективность теплботвода из области взаимодействия пучка заряженных частиц с мишенным веществом, не уменьшая полного выхода нейтронов, а также увеличить область с интенсивным нейтронным излучением.

Мишенное устройство нейтронного генератора, содержащее тороидальную камеру с встроенными высокочастотными резонаторами, кольцевой электромагнит и нейтронообразующее мишенное вещество, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения теплоотвода из области ге нерации нейтронов, введены дополнительные электромагйиты, охватывающие высокочастотные резонаторы так, что их полюса параллельны продольным осям резонаторов, и устройства для заполнения и цйркуляции мйшенного вещества по всему внутреннему ббъему камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. GERN, Gourier, 1975, 11 чо1 15, 323.

2. Адо IO.M. и др. Мощный нейтронный генератор"на основе циклического ускорителя. Труды У Всесоюзного совеа ания* по "ускорителям заряженных час,тиц. М., "Наука", 1977, том !1, с. 317 .(прототип).. 719477

Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ. Государственного коммитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1604/42

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

Составитель Е. Громов

Редактор Т. Морозова Техред M.рейвес, Корректор С. Йомак