А. А. ЗАВАДЦЕВ1, 1, А. А. КРАСНОВ,
Н. П. СОБЕНИН, А. И. ФАДИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
1ООО “ИНТРОСКАН”, Москва
ИСТОЧНИК ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ
КОМПЛЕКСА ИНСПЕКЦИИ
КРУПНОГАБАРИТНЫХ ГРУЗОВ
Приведены результаты разработки источника тормозного излучения для инспекционного комплекса.
Разрабатываемый комплекс включает источник тормозного излучения, детекторную станцию, транспортную систему и систему управления. Основные требования, предъявляемые к комплексу: проникающая способность 320 мм стали; контрастность изображения - цифровой сигнал 16 бит; разрешающая способность – 2 мм медная проволока; размеры инспектируемого объекта 2.5х2.5х12.0 м; скорость движения инспектируемого объекта 0.4±0.5 м/с; поглощенная доза за время инспекции <250 мкГр. Для идентификации материала импульсы высокоэнергетичного и низкоэнергетичного излучений чередуются с частотой 240 Гц. Электроны с высокой и низкой энергиями ускоряются в двух различных ускорителях. Однако предусматривается возможность получения в каждом ускорителе чередующихся высокоэнергетичного и низкоэнергетичного электронных пучков.
Основные требования к источнику тормозного излучения: энергия ускоренных электронов высокоэнергетичного пучка 8-10 МэВ; энергия ускоренных электронов низкоэнергетичного пучка 3-5 МэВ; нестабильность энергии не более ±1%; энергия пучка электронов в импульсе 10±3 Дж; нестабильность тока пучка за 40 с не более 5%; длительность импульса тока пучка 8 мкс; частота повторения импульсов каждого пучка 120 Гц; среднеквадратичный диаметр пучка на мишени не более 3.5 мм.
Источник тормозного излучения включает излучатель, две системы СВЧ-питания, СВЧ-систему и два модулятора на транзисторах. Компоновка излучателя показана на рис.1. Обе ускоряющие секции выполнены на базе бипериодической структуры с ячейками связи на оси. Длины секций – 0.9 и 0.5 м. Рабочая частота – 2856 МГц. Инжектор электронов представляет собой трехэлектродную пушку с сеточным управлением с напряжением 40 кВ и током инжекции 0-0.5 А для высокоэнергетичного пучка и 0-1.5 А для низкоэнергетичного пучка, диаметр пучка в сечении кроссовера 1 мм. Энергетические спектры ускоренных электронов для длинной (N19) для режимов высокой и низкой энергии и короткой (N11) ускоряющих секций представлены на Рис.2. Оба пучка попадают в центр одной вольфрамовой мишени. Максимальная средняя мощность каждого пучка – 1 кВт. Основные параметры коммерческого клистрона: импульсная мощность 5 МВт, средняя мощность 10 кВт, длительность импульса 10 мкс. Локальная защита, выполненная из стали и свинца, предназначена для защиты персонала и оборудования от ионизирующего излучения.
Комплекс включает две идентичные системы СВЧ-питания для независимого питания ускоряющих секций. Основные параметры высоковольтного импульсного питания клистрона: напряжение до 140 кВ, ток до 110 А, длительность импульса 10 мкс, частота следования импульсов до 240 Гц. Распределение мощности дозы в плоскости инспекции (Рад/с) в трехмерной модели комплекса приведено на Рис.3, где показаны цветное дозное поле, излучатель в локальной защите, два модулятора в масляных баках, коллиматор и L-образная детекторная станция. Разработанный источник тормозного излучения является переходной моделью между экспериментальным и промышленным образцами.
|
|
Рис.1 | Рис.2 |
| |
Рис.3 |
