В. С. ВАСИН, В. А. ТУКАРЕВ, Т. О. ХАСАЕВ, Р. Х. ЯКУБОВ
», Москва
ГАЗОНАПОЛНЕННАЯ НЕЙТРОННАЯ ТРУБКА
ДЛЯ СКВАЖИННОГО ГЕНЕРАТОРА НЕЙТРОНОВ
В работе описана газонаполненная нейтронная трубка (ГНТ) для скважинного генератора нейтронов ИНГ-06. Приведена схема нейтронной трубки ГНТ1-32 обеспечивающая нейтронный поток не менее 1,0×108 н/с.
В условиях необходимости повышения требований к количественному определению коэффициента нефтенасыщенности а также в силу потребности массовых исследований в условиях низкой минерализации пластовых вод возникла необходимость промышленного освоения С/О каротажа [1]. Невозможность разработки отечественной спектрометрической аппаратуры С/О каротажа была связана с отсутствием высокочастотного генератора нейтронов с частотой следования нейтронных импульсов 400 – 10000 Гц. Сложность решения этой задачи объяснялась отсутствием во ВНИИА основного компонента нейтронного генератора: газонаполненной нейтронной трубки [2].
Нейтронная трубка ГНТ1-32 представляет собой миниатюрный линейный ускоритель ионов, с одной стороны которого расположен ионный источник, а с другой – мишень. Генерация нейтронов происходит в результате реакции (d, n), при бомбардировке ускоренными ионами мишени. Получаемые при этом нейтроны имеют энергию 2,5 МэВ для реакции D(d, n)He3 и 14 МэВ для реакции Т(d, n)He4 и излучаются изотропно в угол 4π относительно мишени. Нейтронная трубка ГНТ1-32 имеет три основных узла: ионный источник, ионно-оптическая система, мишенный узел. На рис. 1 представлена конструкция нейтронной трубки ГНТ1-32. Нейтронная трубка ГНТ1-32 имеет следующие габаритные размеры: длина трубки – 208 мм; диаметр стеклянного баллона – 32 мм; диаметр корпуса ионного источника – 30 мм. В качестве ионного источника в трубке ГНТ1-32 применяется ионный источник типа Пеннинга с холодным катодом. Рабочий газ (дейтерий либо смесь дейтерия и трития) содержится в специальном хранилище – натекателе. На анод ионного источника подаётся модуляционное напряжение с частотой следования f от 400 Гц до 10 кГц с длительностью τ от 100 до 20 мкс соответственно. Ионы в источнике образуются в результате газового разряда в скрещенных электрическом и магнитном полях.
Натекатель Магнит Мишень
Анод Катоды
Рис. 1. Схема газонаполненной нейтронной трубки ГНТ1-32
Ионы рабочего газа ускоряются в ускоряющем промежутке трубки и бомбардируют мишень где и происходят ядерные реакции, рождающие нейтроны. Благодаря применению смеси газов Д и Т происходит постоянное восстановление свойств мишени, что обеспечивает постоянство нейтронного потока ~ 1,0´108 н/с на протяжении всего ресурса работы трубки ~ 200 ч.
В настоящее время во ВНИИА ведутся исследования по повышению технических характеристик нейтронной трубки ГНТ1-32:
повышение эффективности работы ионного источника;
увеличение нейтронного потока трубки;
увеличение электрической прочности нейтронной трубки;
повышение ресурса работы трубки;
повышение термостойкости для обеспечения работы трубки в повышенной температуре: до 200 ºС.
Также ведётся работа по математическому моделированию физических процессов, происходящих в нейтронной трубке: моделирование процессов в ионном источнике, расчет ионно-оптической системы.
Список литературы
1. Научно-технический вестник «Каротажник». Тверь, 2004. С. 4.
2. Сборник материалов межотраслевой научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе». М.: ВНИИА, 2003. С. 12.
