RU2178244C1

RU2178244C1 - Line induction accelerator

Info

Publication number: RU2178244C1
Application number: RU2000111309/06A
Authority: RU
Inventors: И.И. Винтизенко
Original assignee: Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом университете
Priority date: 2000-05-06
Filing date: 2000-05-06
Publication date: 2002-01-10

Abstract

FIELD: acceleration equipment, generation of electron and ion beams of nanosecond duration with high pulse repetition frequency. SUBSTANCE: line induction accelerator has ferromagnetic induction system in the form of set of ferromagnetic cores embraced by magnetization turns. Electrodes of single forming line are attached to finishes of turns. Opposite ends of electrodes are connected to magnetic pulse generator designed to charge electrodes of forming line. One of electrodes of forming line is grounded and open. Magnetic pulse commutator in the form of single-turn saturation choke is placed at point of opening. Magnetic pulse generator is sequence of circuits comprising capacitors and saturation chokes. It is proposed that forming line should have capacitance 1.3-1.8 times less than capacitance of capacitor of last circuit of magnetic pulse generator to raise maximum power across load. EFFECT: increased charging voltage of single forming line, reduced time of its discharge to load. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для генерации электронных и ионных пучков наносекундной длительности с высокой частотой следования импульсов. The invention relates to accelerator technology and can be used to generate electron and ion beams of nanosecond duration with a high pulse repetition rate.

Известно устройство - линейный индукционный ускоритель, содержащий ферромагнитную индукционную систему в виде набора ферромагнитных сердечников, охваченных витками намагничивания [Вахрушин Ю. Р. , Анацкий А. И. Линейные индукционные ускорители. М. : Атомиздат, 1978] . К виткам намагничивания подключены электроды формирующей линии. A device is known - a linear induction accelerator containing a ferromagnetic induction system in the form of a set of ferromagnetic cores covered by magnetization turns [Vakhrushin Yu. R., Anatskiy A. I. Linear induction accelerators. M.: Atomizdat, 1978]. Electrodes of the forming line are connected to the magnetization coils.

На один из электродов формирующей линии от источника питания подается импульс зарядного напряжения, как правило, положительной полярности, амплитудой 30-250 кВ в зависимости от класса установки. Второй электрод заземлен. После включения коммутатора формирующей линии, установленного в разрыве любого из электродов, одинарная формирующая линия начинает разряжаться на витки индукционной системы, формируя ток по виткам намагничивания ферромагнитных сердечников. Этот ток вызывает переменный магнитный поток, создающий вихревое электрическое поле, ускоряющее электроны. Напряженность электрического поля по оси индукционной системы определяется как
E(t)= -NU(t)/L,
где N - число сердечников; U(t) - напряжение, прикладываемое к виткам намагничивания (напряжение формирующей линии), L - длина индукционной системы.A pulse of a charging voltage, usually of positive polarity, with an amplitude of 30-250 kV, depending on the installation class, is supplied to one of the electrodes of the forming line from the power source. The second electrode is grounded. After switching on the forming line switch installed in the gap of any of the electrodes, the single forming line starts to discharge to the turns of the induction system, forming a current along the magnetization turns of the ferromagnetic cores. This current causes an alternating magnetic flux, creating a vortex electric field that accelerates electrons. The electric field strength along the axis of the induction system is defined as
E (t) = -NU (t) / L,
where N is the number of cores; U (t) is the voltage applied to the magnetization coils (voltage of the forming line), L is the length of the induction system.

В качестве коммутатора формирующих линий используются газовые искровые разрядники. Подобным коммутаторам присущи ограничения по частоте срабатывания. Кроме того, при работе разрядников наблюдается эрозия материала электродов, что заставляет уменьшать величину коммутируемой энергии, либо снижать количество импульсов между профилактическими работами по очистке изоляторов разрядников. As a switch for forming lines, gas spark gaps are used. Such switches have limitations in response frequency. In addition, during the operation of the arresters, erosion of the electrode material is observed, which makes it possible to reduce the amount of switched energy, or to reduce the number of pulses between preventive work on cleaning the insulators of the arresters.

Наиболее близким техническим решением является конструкция ускорителя [Винзитенко И. И. , Фурман Э. Г. Линейные индукционные ускорители. Известия ВУЗов. Физика. Издание ТГУ, 1998, N 4, с. 111-119] . Основным отличием от описанной выше конструкции линейного индукционного ускорителя является использование магнитного коммутатора энергии формирующей линии. Подобный коммутатор способен с неограниченным ресурсом коммутировать в наносекундном диапазоне длительностей с частотой в единицы килогерц ток в сотни килоампер. Однако, в этом случае требуется осуществлять зарядку формирующей линии за время сотни наносекунд от магнитных импульсных генераторов. The closest technical solution is the design of the accelerator [Vinzitenko I. I., Furman E. G. Linear induction accelerators. University News. Physics. TSU Edition, 1998, N 4, p. 111-119]. The main difference from the construction of a linear induction accelerator described above is the use of a magnetic energy switch of the forming line. Such a switch is capable of switching with an unlimited resource in the nanosecond range of durations with a frequency of units of kilohertz current of hundreds of kiloamperes. However, in this case, it is required to carry out charging of the forming line for a time of hundreds of nanoseconds from magnetic pulse generators.

Итак, подобный линейный индукционный ускоритель содержит ферромагнитную индукционную систему в виде набора ферромагнитных сердечников, охваченных витками намагничивания, к окончаниям которых подключены концы электродов одинарной формирующей линии. Противоположные концы электродов формирующей линии подключены к магнитному импульсному генератору. Заземленный электрод формирующей линии разомкнут и в разрыв включен магнитный коммутатор. So, such a linear induction accelerator contains a ferromagnetic induction system in the form of a set of ferromagnetic cores covered by magnetization turns, to the ends of which the ends of the electrodes of a single forming line are connected. The opposite ends of the electrodes of the forming line are connected to a magnetic pulse generator. The grounded electrode of the forming line is open and a magnetic switch is connected to the gap.

Магнитный импульсный генератор представляет собой последовательность контуров с увеличивающейся собственной частотой. Каждый контур содержит конденсатор с сосредоточенными параметрами и дроссель насыщения. Емкости конденсаторов контуров C₁, C₂, . . . C_N равны между собой и равны емкости С_фл одинарной формирующей линии. Каждый следующий дроссель насыщения L_i по сравнению с предыдущим L_i-1 имеет меньшее число витков обмотки, то есть меньшую индуктивность обмотки при насыщенном состоянии сердечника.A magnetic pulse generator is a sequence of circuits with increasing natural frequency. Each circuit contains a lumped capacitor and a saturation choke. Capacitors of capacitors of circuits C ₁ , C ₂ ,. . . C _N are equal to each other and equal to the capacitance C _{FL of a} single forming line. Each subsequent saturation inductor L _i, in comparison with the previous L _i-1, has a smaller number of turns of the winding, that is, a lower inductance of the winding in the saturated state of the core.

Для уменьшения сечения стали ферромагнитных сердечников дросселей насыщения магнитного импульсного генератора и сердечника магнитного коммутатора используется перекрытие процессов разряда конденсатора предыдущего контура и заряда следующего контура, то есть

где L_i-1 - индуктивность обмотки дросселя при насыщенном состоянии сердечника, ψ_i= W_i•S_i•ΔB; W_i, S_i - число витков и сечение стали дросселя насыщения, ΔB - размах индукции в материале сердечника.To reduce the steel cross section of the ferromagnetic cores of saturation chokes of the magnetic pulse generator and the core of the magnetic switch, overlapping the processes of discharge of the capacitor of the previous circuit and the charge of the next circuit are used, i.e.

where L _i-1 is the inductance of the inductor winding in the saturated state of the core, ψ _i = W _i • S _i • ΔB; W _i , S _i - the number of turns and the steel cross section of the saturation inductor, ΔB - the magnitude of the induction in the core material.

При использовании этого эффекта для магнитного импульсного генератора действительно возможно сокращение сечения стали сердечников дросселей насыщения, следовательно, весогабаритных показателей установки. Однако использование перекрытия фазы разряда приводит к неполному заряду конденсатора последующего контура по сравнению с предыдущим, то есть происходит постепенное снижение уровня зарядного напряжения конденсаторов контуров, в том числе и неполный заряд одинарной формирующей линии (U_N>U_фл), где U_N, U_фл - амплитуда максимального напряжения на конденсаторе и формирующей линии соответственно. Этот эффект снижает величину максимальной мощности ускорителя. Процесс совместной разрядки конденсатора С_N и линии С_фл на витки намагничивания индукционной системы на практике не реализуется, поскольку С_N разряжается через L_N+L_k, С_фл разряжается через L_k и L_N≈3-5L_k (L_k - индуктивность витков магнитного коммутатора). Процесс совместного разряда С_N и С_фл приводит к удлинению импульса тока на нагрузке.When using this effect for a magnetic pulsed generator, it is really possible to reduce the cross section of the steel cores of saturation chokes, therefore, the overall dimensions of the installation. However, the use of the discharge phase overlap leads to an incomplete charge of the capacitor of the subsequent circuit compared to the previous one, that is, a gradual decrease in the charge voltage level of the capacitors of the circuits, including the incomplete charge of a single forming line (U _N > U _fl ), where U _N , U _fl - the amplitude of the maximum voltage on the capacitor and the forming line, respectively. This effect reduces the maximum accelerator power. The process of joint discharge of the capacitor C _N and the line C _FL to the magnetization coils of the induction system is not implemented in practice, since C _{N is} discharged through L _N + L _k , C _{fl is} discharged through L _k and L _N ≈ 3-5L _k (L _k is the inductance turns of the magnetic switch). The process of the joint discharge of C _N and C _fl leads to a lengthening of the current pulse at the load.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение максимальной мощности импульса, выделяемой на нагрузке. Техническим результатом является увеличение зарядного напряжения одинарной формирующей линии и сокращение времени ее разряда на нагрузку. The task of the invention is to increase the maximum pulse power allocated to the load. The technical result is to increase the charging voltage of a single forming line and reduce the time of its discharge to the load.

Для решения данной задачи предлагается линейный индукционный ускоритель, содержащий как и прототип ферромагнитную индукционную систему в виде набора ферромагнитных сердечников, охваченных витками намагничивания. К окончаниям витков намагничивания подключены концы электродов одинарной формирующей линии. Противоположные концы электродов соединены с магнитным импульсным генератором. Заземленный электрод разомкнут и в место разрыва включен магнитный коммутатор. Магнитный генератор представляет собой последовательность контуров с увеличивающейся собственной частотой, каждый из которых состоит из конденсатора с сосредоточенными параметрами С_N и дросселя насыщения L_N.To solve this problem, a linear induction accelerator is proposed, containing, like the prototype, a ferromagnetic induction system in the form of a set of ferromagnetic cores covered by magnetization turns. The ends of the magnetization turns are connected to the ends of the electrodes of a single forming line. The opposite ends of the electrodes are connected to a magnetic pulse generator. The grounded electrode is open and a magnetic switch is connected to the gap. A magnetic generator is a sequence of circuits with increasing natural frequency, each of which consists of a capacitor with lumped parameters С _N and a saturation inductor L _N.

Отличием от известного технического решения является выполнение одинарной формирующей линии емкостью в 1,3-1,8 раз меньшей, чем емкость конденсатора С_N.The difference from the known technical solution is the implementation of a single forming line with a capacity of 1.3-1.8 times less than the capacitance of the capacitor With _N.

Принципиальная схема устройства изображена на чертеже, где обозначено: 1 - ферромагнитная индукционная система, 2 - одинарная формирующая линия, 3 - магнитный коммутатор, 4 - магнитный импульсный генератор, 5 - витки намагничивания. A schematic diagram of the device is shown in the drawing, where it is indicated: 1 - ferromagnetic induction system, 2 - single forming line, 3 - magnetic switch, 4 - magnetic pulse generator, 5 - magnetization coils.

Устройство содержит ферромагнитную индукционную систему 1 из последовательно установленных ферромагнитных сердечников. Ферромагнитный сердечник охвачен витком намагничивания 5. К окончаниям витков намагничивания 5 подключены электроды одинарной формирующей линии 2. Противоположные концы электродов формирующей линии 2 подключены к магнитному импульсному генератору 4, состоящему из последовательных контуров С_i-L_i, где С_i - это конденсатор емкостью C_i, L_i - дроссель насыщения индуктивностью L_i. Один из электродов формирующей линии 2 посредством дросселя насыщения L_N последнего контура соединен с конденсатором C_N. Другой электрод заземлен и разомкнут. В место разрыва установлен магнитный коммутатор 4, представляющий собой одновитковый дроссель насыщения.The device comprises a ferromagnetic induction system 1 of sequentially installed ferromagnetic cores. The ferromagnetic core is covered by a magnetization coil 5. The electrodes of a single forming line 2 are connected to the ends of the magnetizing turns 5. The opposite ends of the electrodes of the forming line 2 are connected to a magnetic pulse generator 4, consisting of series circuits С _i -L _i , where С _i is a capacitor with capacitance C _i , L _i - inductor saturation inductor L _i . One of the electrodes of the forming line 2 is connected to the capacitor C _N by the saturation inductor L _{N of the} last circuit. The other electrode is grounded and open. A magnetic switch 4, which is a single-turn saturation choke, is installed at the gap.

Устройство работает следующим образом. Первоначально от внешних источников (на чертеже не указаны) производится размагничивание сердечников дросселей насыщения L_i-L_N контуров, магнитного импульсного генератора 4, магнитного коммутатора 3, индукционной системы 1. От внешнего выпрямителя осуществляется заряд конденсатора С₁ первого контура магнитного импульсного генератора 4. При заряде С₁ на выводах дросселя насыщения L₁ появляется разность потенциалов U_C1, вызывающая протекание тока намагничивания, и сердечник дросселя насыщения L₁ перемагничивается. Величина потокосцепления дросселя насыщения L₁ составляет ψ₁ = W₁S₁ΔB, где W₁ - число витков, S₁ - сечение стали дросселя, ΔB - размах индукции (например, ΔB= 2,5 Тл для пермаллоя 50 НП), и выбирается таким образом, чтобы сердечник дросселя насытился в момент окончания заряда С₁. При насыщении сердечника его магнитная проницаемость уменьшается от μ= 10⁵ до μ= 1 и дроссель насыщения превращается в обычную воздушную индуктивность. Начинается разряд С₁ и заряд С₂ через индуктивность витков дросселя L₁ в интервале времени

Этот интервал времени ограничен величиной потокосцепления дросселя насыщения L₂. При заряде конденсатора С₂ к виткам дросселя насыщения L₂ начинает прикладываться разность потенциалов

где

Среднее значение напряжения на витках дросселя насыщения в интервале времени [0, π] составит

Это напряжение вызывает перемагничивание дросселя насыщения L₂ и переход его в состояние с μ-->1. Поэтому

где ψ₂ = W₂S₂ΔB - потокосцепление дросселя насыщения (W₂, S₂ - число витков и сечение стали сердечника дросселя насыщения L₂, ΔB - размах индукции в стали).The device operates as follows. Initially, from the external sources (not shown in the drawing), the cores of the saturation chokes L _i -L _{N of the} loops, the magnetic pulse generator 4, the magnetic switch 3, the induction system 1 are demagnetized. The capacitor C _{1 of the} first circuit of the magnetic pulse generator 4 is charged from the external rectifier. When the charge C ₁ at the terminals of the saturation inductor L ₁ appears the potential difference U _C1 , causing the magnetization current to flow, and the core of the saturation inductor L _{1 is} magnetized. The magnitude of the flux linkage of the saturation inductor L ₁ is ψ ₁ = W ₁ S ₁ ΔB, where W ₁ is the number of turns, S ₁ is the cross section of the inductor steel, ΔB is the induction span (for example, ΔB = 2.5 T for permalloy 50 NP), and is selected so that the core of the throttle is saturated at the end of the charge With ₁ . When the core is saturated, its magnetic permeability decreases from μ = 10 ⁵ to μ = 1 and the saturation inductor turns into a conventional air inductance. The discharge begins C ₁ and the charge C ₂ through the inductance of the turns of the inductor L ₁ in the time interval

This time interval is limited by the magnitude of the flux linkage of the saturation inductor L ₂ . When the capacitor C _{2 is} charged, a potential difference begins to be applied to the turns of the saturation inductor L ₂

Where

The average value of the voltage at the turns of the saturation inductor in the time interval [0, π] will be

This voltage causes magnetization reversal of the saturation inductor L ₂ and its transition to a state with μ -> 1. therefore

where ψ ₂ = W ₂ S ₂ ΔB is the flux linkage of the saturation inductor (W ₂ , S ₂ is the number of turns and the steel cross section of the core of the saturation inductor L ₂ , ΔB is the induction span in steel).

При насыщении дросселя L₂ начинается разряд конденсатора С₂ и заряд конденсатора С₃ через индуктивность дросселя насыщения L₂. Интервал времени этого процесса ограничен величиной потокосцепления дросселя насыщения L₃, то есть

,
где

(W₃, S₃ - число витков и сечение стали сердечника дросселя насыщения L₃),

Аналогично предыдущим рассуждениям

,
где W_k - число витков магнитного коммутатора 3, S_k - сечение стали сердечника магнитного коммутатора 3. Обычно W_k= 1 для того, чтобы обеспечить минимальную индуктивность магнитного коммутатора в насыщенном состоянии, поскольку

где а - линейный размер магнитного коммутатора 3, D_H, D_B - наружный и внутренний диаметры витка. Используя соотношения (3-6) рассчитывают параметры линейного индукционного ускорителя. Обычно выбирают C₁= С₂= . . . = С_N= С_фл и без использования эффекта перекрытия фаз получим <U₂>= <U₃>= . . . = <U_N>= <U_фл>= 1/2U_С2= 1/2U_C3= 1/2U_CN= 1/2U_фл. Если С_N>С_фл, то зарядное напряжение на одинарной формирующей линии 2 составит

Кроме того, что одинарная формирующая линия 2 заряжается до большего напряжения, она разряжается на нагрузку за более короткое время (емкость меньше). Это позволяет увеличить импульсную мощность на нагрузке.At saturation inductor L ₂ starts discharge of the capacitor _C2 and charges the capacitor _C3 through the inductance of the saturable inductor L _2. The time interval of this process is limited by the magnitude of the flux linkage of the saturation inductor L ₃ , i.e.

,
Where

(W ₃ , S ₃ - the number of turns and the cross section of the steel core of the saturation inductor L ₃ ),

Similar to the previous reasoning

,
where W _k is the number of turns of the magnetic switch 3, S _k is the cross section of the steel of the core of the magnetic switch 3. Usually, W _k = 1 in order to ensure the minimum inductance of the magnetic switch in a saturated state, since

where a is the linear size of the magnetic switch 3, D _H , D _B is the outer and inner diameters of the coil. Using relations (3-6), the parameters of the linear induction accelerator are calculated. Usually choose C ₁ = C ₂ =. . . = С _N = _Сfl and without using the phase overlap effect, we obtain <U ₂ > = <U ₃ > =. . . = <U _N > = <U _fl > = 1 / 2U _C2 = 1/2 U _C3 = 1/2 U _CN = 1/2 U _fl . If C _N > C _fl , then the charging voltage on the single forming line 2 will be

In addition, the single forming line 2 is charged to a higher voltage, it is discharged to the load in a shorter time (less capacity). This allows you to increase the pulse power at the load.

В [Гинзбург Г. С. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях. М. : Изд-во Высшая школа, 1967, 387 с. ] на стр. 63-65 приведены соотношения для расчета времени t₁ при разряде емкости на последовательно включенные сопротивление и индуктивность, когда ток в омической нагрузке максимален и величины тока I_R для случая апериодического разряда

a= P₁-P₂
Для нашего случая С соответствует С_фл, L= L_k+L_нагр+L_фл≈18,7•10^-9 Гн, где L_k - индуктивность коммутатора; L_нагр - индуктивность нагрузки; L_фл - индуктивность формирующей линии; R = 200Ω/n²≈ 1Ω, где n - число сердечников, поскольку рассматриваются процессы, протекающие в первичном контуре линейного индукционного ускорителя. Возьмем С_N= 0,3•10^-6 Ф и рассчитаем для вариантов с С_фл= 0,3•10^-6 Ф и С_фл= 0,2•10^-6 Ф величины t₁ и I_R. В первом варианте U_Cфл= U_СN= 50 кВ (амплитуды напряжения на конденсаторе С_N и формирующей линии равны). Во втором варианте

В первом варианте I_R1= 44 кА, во втором - I_R2= 52 кА и выделяемая мощность на нагрузке P₁= I_R1U_Cфл1= 2,2•10⁹ Вт и Р₂= I_R2U_Cфл2= 3,17•10⁹ Вт.In [Ginzburg G. S. Methods for solving transient problems in electrical circuits. M.: Publishing House of the Higher School, 1967, 387 p. ] on pages 63-65, the ratios for calculating the time t ₁ when capacitance is discharged into series-connected resistance and inductance are given, when the current in the ohmic load is maximum and the current value is I _R for the case of an aperiodic discharge

a = P ₁ -P ₂
For our case, C corresponds to C _fl , L = L _k + L _load + L _fl ≈18.7 • 10 ^-9 H, where L _k is the commutator inductance; _LOAD L - inductance load; L _fl - the inductance of the forming line; R = 200Ω / n ² ≈ 1Ω, where n is the number of cores, since the processes occurring in the primary circuit of a linear induction accelerator are considered. Take C _N = 0.3 • 10 ^-6 F and calculate for options with C _FL = 0.3 • 10 ^-6 F and C _FL = 0.2 • 10 ^-6 F the values of t ₁ and I _R. In the first embodiment, U _Cfl = U _CN = 50 kV (the voltage amplitudes on the capacitor C _N and the forming line are equal). In the second option

In the first version, I _R1 = 44 kA, in the second - I _R2 = 52 kA and the allocated power at the load P ₁ = I _R1 U _Cfl1 = 2.2 • 10 ⁹ W and P ₂ = I _R2 U _Cfl2 = 3.17 • 10 ⁹ watts

Таким образом, увеличение мощности достигает 44%. Thus, the increase in power reaches 44%.

Более точный расчет с помощью методов компьютерного моделирования с учетом дополнительных "паразитных" индуктивностей и емкостей, потерь в стали сердечников и т. д. показывает увеличение мощности ~ 30%. A more accurate calculation using computer simulation methods, taking into account additional “spurious” inductances and capacitors, core losses in steel, etc., shows an increase in power of ~ 30%.

Интервал изменения С_фл относительно С_N указан в 1,3-1,8 раза. При С_N/С_фл<1,3 эффект увеличения мощности снижается, так как U_фл≈U_N, при С_N/С_фл>1,8, величина максимального напряжения на формирующей линии

достигает больших значений, что вызовет необходимость использования дополнительной изоляции.The interval of change of C _fl relative to C _N is indicated 1.3-1.8 times. When C _N / C _fl <1.3, the effect of increasing power decreases, since U _fl ≈U _N , when C _N / C _fl > 1.8, the maximum voltage on the forming line

reaches large values, which will necessitate the use of additional insulation.

Примером конкретного выполнения является инжекторный модуль линейного индукционного ускорителя, изготовленного в НИИ ядерной физики со следующими конструктивными параметрами С₁= С₂= С₃= 0,3•10^-6 Ф. Дроссели насыщения L₁, L₂ имеют одинаковые сердечники, изготовленные из 6 колец с внешним и внутренним диаметром 250 и 110 мм соответственно, шириной 25 мм, намотанные из пермаллоевой ленты 50 НП толщиной 0,2 мм. Дроссель L₁ имеет 14 витков, L₂ - 4 витка. Одновитковый дроссель насыщения L₃ имеет сердечник из 3-х колец внешним и внутренним диаметрами 500 мм и 220 мм соответственно, шириной 25 мм, намотанные из пермаллоевой ленты толщиной 0,2 мм.An example of a specific implementation is the injection module of a linear induction accelerator manufactured at the Research Institute of Nuclear Physics with the following design parameters C ₁ = C ₂ = C ₃ = 0.3 • 10 ^-6 F. Saturation chokes L ₁ , L ₂ have the same cores made of 6 rings with outer and inner diameters of 250 and 110 mm, respectively, 25 mm wide, wound from permalloy tape 50 NP 0.2 mm thick. The throttle L ₁ has 14 turns, L ₂ - 4 turns. The single-turn saturation choke L ₃ has a core of 3 rings with outer and inner diameters of 500 mm and 220 mm, respectively, 25 mm wide, wound from permalloy tape 0.2 mm thick.

Одновитковый магнитный коммутатор как и сердечники индукционной системы выполнен из колец с внешним и внутренним диаметрами 360 мм и 150 мм соответственно, шириной 25 мм, намотанных из пермаллоевой ленты 50 НП толщиной 0,1 мм. The single-turn magnetic switch as well as the cores of the induction system are made of rings with external and internal diameters of 360 mm and 150 mm, respectively, 25 mm wide, wound from permalloy tape 50 NP 0.1 mm thick.

Конденсаторы С₁-С₃ с сосредоточенными параметрами типа К75-74 0,1 мкФ по 3 параллельно. Формирующая линия состоит из двух электродов длиной 4 метра, шириной 0,4 метра с изоляцией из синтофлекса общей толщиной 1,2 мм. Емкость формирующей линии 0,2•10^-6 Ф. Формирующая линия намотана вокруг сердечников индукционной системы по спирали Архимеда.Capacitors C ₁ -C ₃ with lumped parameters of type K75-74 0.1 μF in 3 in parallel. The forming line consists of two electrodes 4 meters long, 0.4 meters wide with syntoflex insulation with a total thickness of 1.2 mm. The capacity of the forming line is 0.2 • 10 ^-6 F. The forming line is wound around the cores of the induction system in a spiral of Archimedes.

Все элементы линейного индукционного ускорителя размещены в цилиндрическом корпусе из нержавеющей стали с внутренним диаметром 670 мм. All elements of a linear induction accelerator are placed in a cylindrical stainless steel case with an inner diameter of 670 mm.

Конденсатор С₁ заряжается до 50 кВ от внешнего источника питания за интервал времени 12 мкс. Зарядка С₂ происходит за 3 мкс, С₃ - за 1 мкс, С_фл - за 0,2 мкс и время разряда С_фл на индукционную систему ~ 0,22 мкс.Capacitor C ₁ is charged up to 50 kV from an external power source for a time interval of 12 μs. C ₂ charging takes place in 3 μs, C ₃ - in 1 μs, C _fl - in 0.2 μs and the discharge time of C _fl to the induction system is ~ 0.22 μs.

Импульсная мощность линейного индукционного ускорителя составляет 3,5 ГВт, что на 30% выше, чем при использовании формирующей линии с емкостью 0,3•10^-6 Ф.The pulse power of a linear induction accelerator is 3.5 GW, which is 30% higher than when using a forming line with a capacity of 0.3 • 10 ^-6 F.

Таким образом, использование в линейном индукционном ускорителе формирующей линии емкостью в 1,3-1,8 раза меньше емкости конденсатора последней ступени сжатия магнитного импульсного генератора вызывает увеличение мощности выделяемой на нагрузке более 30%. Thus, the use of a forming line in a linear induction accelerator with a capacity of 1.3-1.8 times less than the capacitance of the last stage of compression of a magnetic pulse generator causes an increase in the power allocated to the load of more than 30%.

Claims

A linear induction accelerator containing a ferromagnetic induction system in the form of a set of ferromagnetic cores covered by magnetization turns, to the ends of which the ends of the electrodes of a single forming line are connected, the electrodes at the opposite end being connected to a magnetic pulse generator consisting of series circuits, each of which is formed by a capacitor and a saturation reactor and a magnetic switch is included in the gap of the grounded electrode of the single forming line, characterized by the fact that the single forming line is made with a capacity of 1.3-1.8 times less than the capacitance of the last capacitor of the magnetic pulse generator.