А. В. ГОЛИКОВ, А. К. ДУЛАТОВ, Б. Д. ЛЕМЕШКО, П. П. СИДОРОВ, Д. И. ЮРКОВ
, Москва
РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО МАКЕТА
ИМПУЛЬСНОГО ГЕНЕРАТОРА НЕЙТРОНОВ НА КАМЕРЕ
ПЛАЗМЕННОГО ФОКУСА С РАЗРЯДНЫМ ТОКОМ
ДО 1,5 МА
В докладе представлены результаты работ по созданию лабораторного макета импульсного генератора нейтронов наносекундной длительности на камере плазменного фокуса (ПФ) с предполагаемым выходом ~ 1012 нейтр./имп. (En=14,2 МэВ) при заполнении смесью Д-Т и разрядным током до 1,5 МА.
Исследование явлений в плазменном фокусе проводятся в лабораториях США, Германии, Чили, Италии и в России. Во многих странах накоплен опыт по созданию мощных установок ПФ с запасом энергии до 1МДж, которые являются стационарными установками для проведения физических исследований. Аналогичные работы проводятся во ВНИИА [1].
В 2007 году во ВНИИА разработан генератор на камере ПФ с запасом энергии до 40 кДж, в отличие от мировых аналогов не является стационарной установкой (автономен и имеет относительно небольшие массо-габаритные параметры).
В качестве прототипа разрабатываемого генератора был взят вариант генератора с выходом 1011 нейтр./имп. с энергией 14,2 МэВ на модульной основе [2].
Работа состояла из двух этапов: создание генератора импульсного тока (ГИТ), обеспечивающий ток необходимый амплитуды и длительности (ток до 1,5 МА, Т ~ 12мкс), что является достаточным для получения требуемых параметров нейтронного импульса (выход нейтронов N~1012 нейтр./имп., длительность импульса τ ~ 50 нс при En=14,2 МэВ) и разработка согласованной с разрядным контуром камеры ПФ. Для расчета основных геометрических размеров камеры согласованной с параметрами электрического контура использовалась программа “2-dimensional MHD code of Z-pinch discharge”.
Конструктивно лабораторный макет представляет собой трехъярусную платформу с габаритными размерами 80х200х200 см, вес макета составляет ~ 700 кг.
При работе генератора с макетом камеры ПФ10М №1 с дейтериевым наполнением был получен максимальный нейтронный выход N=0,8´1010 нейтр./имп. (2,5 МэВ) при зарядном напряжении U=18 кВ. При дейтериево-тритиевом наполнением можно ожидать увеличение выхода нейтронов в 100 раз (En=14,2 МэВ). На рисунке 1 приведена осциллограмма разрядного тока с дифференцирующего пояса Роговского, где момент появления нейтронов характеризуется «особенностью».
«особенность» | ||
Рис. 1. Осциллограмма с дифференцирующего пояса Роговского при работе камеры ПФ10М №1 в составе лабораторного макета генератора |
Мощные транспортабельные импульсные установки на плазменном фокусе с нейтронным выходом ~ 1012 нейтр./имп. в импульсе (с энергией нейтронов 14,2 МэВ) и ресурсом 103 включений и более могут применяться в исследованиях [3]:
- по термоядерному синтезу;
- динамической нейтронографии;
- импульсной нейтронной радиографии;
- радиобиологии и медицины.
- материаловедении.
Список литературы
1. , , и др. Нейтронные генераторы ВНИИА на основе явления плазменного фокуса, Научная сессия МИФИ–2005, Сб. науч. тр.: М.: МИФИ, 2005, Т.8. С. 61-62.
2. Патент на полезную модель № 000. Импульсный источник проникающего излучения / , , и др. – Опубликовано: 10.01.2007 Бюл. №1.
3. и др. Возможности использования плазменного фокуса в радиационной физике, химии, биологии и медицине, Сборник материалов межотраслевой научно-технической конференции «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе», 18-22 октября 2004года, ВНИИА, 2005, С. 57-71.
