Устройство для получения импульсных нейтронного и рентгеновского излучений

 

Устройство для получения импульсных нейтронного и рентгеновского излучений, содержащее источник энергии, линию передачи энергии, коммутатор и плазменный реактор, образованный коаксиально расположенными анодом и катодом, разделенными изолятором у одного из торцов, отличающееся тем, что, с целью увеличения интенсивности генерируемого нейтронного излучения и расширения диапазона давлений рабочего газа в плазменном реакторе, оно дополнительно содержит высокочастотный генератор для предварительного формирования однородной плазменной оболочки, подключенный к электродам плазменного реактора параллельно источнику энергии, и устройство синхронизации запуска высокочастотного генератора и коммутатора.

Изобретение относится к области технических применений высокотемпературной плазмы, получающейся при электрическом разряде в газе и может быть использовано для создания источников импульсных нейтронного и рентгеновского излучений. Известно устройство с плотным плазменным фокусом для получения импульсных нейтронного и рентгеновского излучения (1). Известно также устройство (2), содержащее источник энергии, линию передачи, энергии, коммутатор и плазменный реактор, образованный коаксиально расположенными анодом и катодом, разделенными изолятором у одного из торцов. Недостаток известного устройства состоит в том, что диапазон давлений, характеризующийся стабильной работой плазменного реактора, сравнительно невелик и, как правило, не превышает10 Top D. Это в значительной степени затрудняет оптимальное согласование параметров устройства в случае использования с целью увеличения интенсивности генерируемого нейтронного излучения, мощных источников энергии, обеспечивающих протекание через плазменный реактор электрического тока с амплитудным значением более 2 MA. Целью изобретения является увеличение интенсивности генерируемого нейтронного излучения и расширение диапазона давления рабочего газа в плазменном реакторе. Для достижения указанной цели известное устройство, содержащее источник энергии, линию передачи энергии, коммутатор и плазменный реактор, образованный коаксиально расположенными анодом и катодом, разделенными изолятором у одного из торцов дополнительно содержит высокочастотный генератор, для предварительного формирования однородной плазменной оболочки, подключенный к электродам плазменного реактора параллельно источнику энергии и устройство синхронизации запуска высокочастотного генератора и коммутатора. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство. Оно содержит источник энергии 1, линию передачи энергии 2, коммутатор 3, высокочастотный генератор 4, устройство синхронизации 5, плазменный реактор 6. Плазменный реактор содержит анод 7, изолятор 9, катод 9. Плазменный реактор заполняется дейтерием или дейтерий-тритиевой смесью. Работает устройство следующим образом. Устройство синхронизации 5 запускает высокочастотный генератор 4, формирующий быстропеременный электрический ток, под действием которого вдоль поверхности изолятора 8 образуется однородная плазменная оболочка. Через некоторое время после начала работы высокочастотного генератора 4 устройство синхронизации 5 запускает коммутатор 3, в результате чего осуществляется подключение источника энергии 1 через кабельную линию 2 к плазменному реактору 6. Последующие процессы движение оболочки в межэлектродном зазоре и радиальное сжатие у торца анода происходит аналогично процессам в устройстве-прототипе. Экспериментально испытано устройство, в котором высокочастотный генератор изготовлен по двухкаскадной схеме Аркадьева-Маркса (фиг. 2). Высокочастотный генератор состоит из электрических емкостей 1 и 3, собранных из малоиндуктивных конденсаторов тип K 15 10, управляемого газонаполненного разрядника 2, неуправляемого газонаполненного разрядника 4, верхний электрод которого соединен с анодом плазменного реактора. Зарядное напряжение каждой емкости 100 кВ, суммарная запасаемая электрическая энергия 20 Дж. При подаче на разрядник 2 запускающего импульса, формируемого в устройстве синхронизации, происходит срабатывание разрядников 2 и 4, после чего начинается высокочастотный колебательный процесс разряда электрических емкостей 1 и 3. Максимальное значение разрядного тока 15 кА, период высокочастотного колебания 810^-8 с. Спустя 510^-8-10^-7 с, после начала работы высокочастотного генератора из устройства синхронизации поступает импульс запуска коммутатора вакуумного разрядника, осуществляющего подключение к плазменному реактору источника энергии конденсаторной батареи емкостью 2,410^-4 Ф, зарядное напряжение которой составляет 5-35 кВ. Использование высокочастотного генератора, осуществляющего предварительное формирование плазменной оболочки вдоль поверхности изолятора, позволяет расширить диапазон давлений газа в плазменном реакторе и увеличить интенсивность нейтронного излучения. Испытание описанного варианта устройства подтвердило наличие положительного эффекта, заключающегося в увеличении верхней границы диапазона давлений газа в плазменном реакторе до 30 Тор (диапазон увеличен в 3 раза) и увеличении в 2 раза интенсивности нейтронного излучения.

Формула изобретения

Устройство для получения импульсных нейтронного и рентгеновского излучений, содержащее источник энергии, линию передачи энергии, коммутатор и плазменный реактор, образованный коаксиально расположенными анодом и катодом, разделенными изолятором у одного из торцов, отличающееся тем, что, с целью увеличения интенсивности генерируемого нейтронного излучения и расширения диапазона давлений рабочего газа в плазменном реакторе, оно дополнительно содержит высокочастотный генератор для предварительного формирования однородной плазменной оболочки, подключенный к электродам плазменного реактора параллельно источнику энергии, и устройство синхронизации запуска высокочастотного генератора и коммутатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2