Полезные модели

Полезная модель относится к ядерной технике и может быть использована в ядерных гомогенных реакторах растворного типа в для получения медицинских изотопов, например молибдена-99, а также в исследовательских целях. Ядерный гомогенный реактор содержит корпус с герметичной крышкой, в котором расположены активная зона в виде топливного раствора и каналы для топливного раствора, для отбора парогазовой смеси и для возврата парогазовой смеси. На крышке корпуса установлена система каталитической рекомбинации с устройством для разделения парогазовой смеси, соединенным с каналом для возврата парогазовой смеси. В качестве устройства для разделения парогазовой смеси использован сепаратор, при этом водяная полость сепаратора соединена с каналом для топливного раствора, нижний торец которого расположен с касанием днища корпуса или на высоте, не превышающей 40 мм от днища корпуса. Техническим результатом настоящей полезной модели является исключение расслоения топливного раствора высокой концентрации в рабочем режиме реактора за счет перемешивания топливного растворам регенерированной водой, поступающей в нижнюю точку активной зоны из системы каталитической рекомбинации. Давление столба регенерированной воды обеспечивает поступление воды в корпус самотеком, а последующее

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ОРДЕНА ЛЕНИНА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГОТЕХНИКИ ИМЕНИ Н.А. ДОЛЛЕЖАЛЯ" (RU), ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ" (RU)

Многоапертурная высокочастотная система для ускорения кластерных ионов позволяет ускорять сложные атомно-молекулярные образования со слабой энергией внутренней связи и с малым отношением заряда к массе, требующие использования низких рабочих частот при ускорении в ВЧ-резонаторах. Оригинальность примененных технических решений, реализующих эти возможности, достигается тем, что волноводы с распространяющейся в них высокочастотной электромагнитной волной бегущего типа, расположены между трубками дрейфа параллельно продольной оси ускорителя, заполнены диэлектриком и выполнены в виде спиралей. Это способствует увеличению их рабочей длины и уменьшению скорости распространения ВЧ-электромагнитной волны по волноводу, позволяя регулировать движение бегущих электромагнитных волн в волноводах, создающих ускоряющую разность потенциалов между трубками дрейфа, согласуя его с динамикой движения кластерных ионов на траектории ускорения. Пространственное распределение ускоряемого ансамбля кластерных ионов между апертурами в трубках дрейфа и их одновременное ускорение по нескольким каналам в одной ускоряющей системе, способствует уменьшению плотности ускоряемых частиц в отдельном ускоряющем канале и вероятности их взаимных столкновений в процессе ускорения, повышая интенсивность потока ускоренных кластерных ионов на выходе ускорителя. Многоапертурная высокочастотная система для ускорения кластерных ионов, состоящая из: корпуса, внутри которого соосно расположены, параллельно его продольной оси, несколько потенциальных электродов с установленными в них многоапертурными трубками дрейфа, объединенные в единую конструкцию и соединенные тремя параллельными волноводами из полого металлического профиля с другими многоапертурными трубками дрейфа, установленными на продольной оси между потенциальными электродами на этих волноводах, один конец каждого из которых подсоединен к генератору высокочастотных колебаний, а другой - к соответствующей согласованной нагрузке, соединенной с корпусом, причем соседние потенциальные электроды смещены относительно друг друга вокруг продольной оси данной системы на 120°, а их волноводы смещены относительно волноводов соседних потенциальных электродов на 60°, отличающийся тем, что все волноводы выполнены в виде спирали, а их внутренние полости заполнены диэлектриком.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)

Лазерный источник многозарядных ионов с электронным циклотронным резонансом, состоящий из корпуса с вакуумным насосом, удаляющим из корпуса балластный (фоновый) газ, лазера, установленного на корпусе, мишени, которая установлена в первой ступени данного источника ионов таким образом, что излучение лазера, проходя через мембрану в корпусе, прозрачную для лазерного излучения, попадает на мишень в области центральной продольной оси и генерирует лазерную плазму с высокой плотностью частиц. Плазма, содержащая многозарядные ионы материала мишени, дрейфуя в продольном направлении с кинетической энергией ионов порядка нескольких кэВ, попадает во вторую ступень. Во второй ступени осуществляется дополнительное увеличение зарядового состояния ионов плазмы в результате многократной ударной ионизации их электронами с энергией (температурой), увеличенной в результате электронного циклотронного резонанса. Нагрев электронов и удержание заряженных частиц плазмы во второй ступени реализуются подачей в нее СВЧ-электромагнитных колебаний по волноводу от генератора переменного СВЧ-электрического поля и наличием в ней магнитного поля сложной конфигурации с минимальной величиной на центральной продольной оси источника. Такое магнитное поле создается суперпозицией продольного, аксиально-симметричного магнитного поля, формируемого установленными на корпусе электромагнитными соленоидами, и мультипольного магнитного поля, величина которого на центральной продольной оси источника приближается к нулю и резко нарастает в пристеночной области. Это магнитное поле создается на всем протяжении второй ступени при помощи постоянных магнитов из SmCo, установленных по периметру корпуса как предложено в настоящей полезной модели. Отбор ионов из плазмы и формирование ионного пучка осуществляются при помощи электродов системы экстракции и ускорения ионов, установленных на выходе данного источника ионов. Создание на начальном этапе лазерной плазмы с большим содержанием многозарядных ионов и высокой скоростью продольного движения заряженных частиц позволяет уменьшить потери ионов при перезарядке и уходе из области ионизации в магнитной ловушке с дополнительной ионизацией их электронами, температура которых повышена при помощи электронного циклотронного резонанса. Перечисленные выше факторы способствуют увеличению интенсивности и зарядового состояния ионного пучка на выходе источника, предлагаемого в качестве полезной модели, а также увеличению мощности лазерного излучения. 1. Лазерный источник многозарядных ионов с электронным циклотронным резонансом, состоящий из двух ступеней, в первой ступени которого установлены: лазер на корпусе источника и мишень из рабочего вещества на центральной продольной оси, расположенные таким образом, что обеспечивается попадание излучения лазера на мишень в области центральной продольной оси, а также вакуумный насос, предназначенный для откачки балластного газа; во второй ступени источника установлены электромагнитные соленоиды на корпусе источника таким образом, что они позволяют формировать во второй ступени продольное аксиально-симметричное магнитное поле, постоянные магниты, установленные по периметру корпуса таким образом, что они позволяют формировать на всем протяжении второй ступени мультипольное магнитное поле, величина которого на центральной продольной оси источника приближается к нулю и резко нарастает при удалении от нее в радиальном направлении, а также генератор переменного СВЧ-электрического поля, волновод, предназначенный для ввода переменного СВЧ-электрического поля в эту ступень, системы экстракции и ускорения ионов. 2. Лазерный источник многозарядных ионов с электронным циклотронным резонансом по п. 1, в котором попадание излучения лазера на мишень в области центральной продольной оси обеспечивается перемещением мишени относительно неподвижного лазера. 3. Лазерный источник многозарядных ионов с электронным циклотронным резонансом по п. 1, в котором попадание излучения лазера на мишень в области центральной продольной оси обеспечивается перемещением лазера относительно неподвижной мишени. 4. Лазерный источник многозарядных ионов с электронным циклотронным резонансом по п. 1, в котором попадание излучения лазера на мишень в области центральной продольной оси обеспечивается перемещением мишени и лазера относительно друг друга.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)

Полезная модель относится к области ускорительной техники и может быть использована для ускорения ионов различных элементов в ядерной энергетике и технологиях ионной имплантации. Лазерный генератор ионов характеризуется большим временем непрерывной работы и сохранением в процессе работы спектра зарядовых состояний ионов в инжектируемом пучке. Это достигается за счет многократного уменьшения напыления материалов мишени и стенок камеры взаимодействия, образующихся в результате действия на них оптического излучения лазера, на поверхности отражающих зеркал ОКГ. Оригинальность технического решения, предложенного в данной полезной модели, в том, что рабочие зеркала, отражающие и фокусирующие оптическое излучение лазера на мишень, отделены от зоны ионизации и испарения материала мишени и соединяются с этой зоной через апертуру малого диаметра только на время длительности импульса лазерного излучения. Различия в динамике процессов, связанных с кратковременностью импульса лазерного излучения и большой инерционностью разлета в пространстве твердых составляющих материала мишени, позволяют электромагнитному клапану перекрывать пропускное отверстие до момента достижения его основной массой продуктов абляции. Малые размеры апертуры пропускного отверстия, соединяющего камеру взаимодействия с установленной в ней мишенью и оптическую камеру с рабочими зеркалами, способствуют уменьшению количества материалов десорбции, проникающих из зоны ионизации в оптическую камеру. Это способствует сохранению отражающей поверхности зеркал лазерного генератора ионов в рабочем состоянии. Лазерный генератор ионов, состоящий из: лазера, камеры взаимодействия, в которой на одной стороне установлена мишень, отличающийся тем, что на противоположной ее стороне расположена ионно-оптическая система экстракции ионов, при этом на камере взаимодействия размещена оптическая камера с лазером и отражающими зеркалами, которая соединена с камерой взаимодействия пропускным отверстием малого диаметра, перекрытого подвижной заслонкой электромагнитного клапана, предназначенного для открывания пропускного отверстия на время прохождения импульса лазерного излучения в камеру взаимодействия, причем отражающие зеркала в оптической камере установлены так, что отраженное от них оптическое излучение лазера попадает на мишень через апертуру пропускного отверстия.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)

Предложен лазерно-плазменный инжектор ионов с динамической электромагнитной фокусировкой ионного пучка, состоящий из: лазера, световое излучение которого, попадая на мишень, образует плазму, дрейфующую в пролетном канале, мишени, пролетного канала, на выходе которого установлен датчик тока для измерения токовых и временных параметров плазмы и ионно-оптической системы (ИОС), на электродах которой существуют неизменяющиеся по величине электрические потенциалы. При этом на выходе ИОС установлена периодическая линзовая система, состоящая из трех расположенных вдоль продольной оси ионного пучка собирающих магнитных линз, выполненных в виде соленоидов с экранами. Первый соленоид, считая от ИОС, электрически подключен к генератору импульсов тока линейно изменяющейся величины, который электрически связан с лазером и датчиком тока. Датчик тока установлен в плазме на выходе пролетного канала и электрически связан с входом генератора импульсов тока линейно изменяющейся величины и установлен на выходе пролетного канала перед ИОС, которая осуществляет отбор ионов из плазмы, формирование и дальнейшее ускорение ионного пучка. Второй соленоид, считая от ИОС, электрически подключен к усилителю тока «У», который электрически связан с тем же датчиком тока. Третий, по счету от ИОС, соленоид установлен на выходе периодической линзовой системы и электрически подключен к отдельному источнику электропитания. Этот соленоид позволяет задавать требуемый угол наклона огибающей ионного пучка после компенсации его углового расхождения, связанного с нестабильностью положения плазменной границы эмиссии ионов. Предложенная конструкция позволяет непрерывно осуществлять поэтапную динамическую фокусировку экстрагированного из лазерной плазмы ионного пучка, обладающего большой кинетической энергией движения, при помощи системы отдельно взятых фокусирующих линз. Жесткость фокусировки в первых двух линзах поставлена в зависимость от скорости движения лазерной плазмы в пролетном канале и от изменения ее плотности в зоне отбора ионов в пучок. Такой способ фокусировки ускоренных до высокой энергии ионных пучков, экстрагированных из лазерной плазмы, позволяет непрерывно корректировать их угловое расхождение, вызванное нестабильностью положения плазменной границы эмиссии ионов относительно электродов ИОС и не приводит к увеличению температуры ионов в плазме и росту эффективного эмиттанса ионного пучка. Лазерно-плазменный инжектор ионов с динамической электромагнитной фокусировкой ионного пучка, состоящий из: лазера, мишени, пролетного канала, на выходе которого установлен датчик тока и ионно-оптической системы, отличающийся тем, что на выходе ионно-оптической системы установлена периодическая линзовая система, состоящая из трех расположенных вдоль продольной оси ионного пучка собирающих магнитных линз, выполненных в виде соленоидов с экранами, первый соленоид в которой, считая от ионно-оптической системы, электрически соединен с выходом генератора импульсов тока линейно изменяющейся величины, входы которого электрически соединены с лазером и датчиком тока, второй, по счету от ионно-оптической системы, соленоид электрически соединен с выходом усилителя тока, вход которого электрически соединен с датчиком тока, третий, по счету от ионно-оптической системы, соленоид, установленный на выходе данной периодической линзовой системы, электрически соединен с отдельным источником электропитания.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)

В ионной пушке с изменяемой скважностью импульсов положение границы плазмы в течение всего времени отбора ионов с ее поверхности не зависит от режима формирования импульсов пучков заряженных частиц. Это достигается квазинепрерывной экстракцией ионов с плазменной поверхности при помощи отдельного электрода ионно-оптической системы (ИОС) с последующей их модуляцией по времени другим электродом ИОС. Предложенный вариант экстракции заряженных частиц не приводит к осцилляции плазмы в экспандере в период между импульсами экстракции ионов и возникновению плазменных колебаний, изменяющих форму и положение плазменной поверхности относительно вытягивающего электрода в момент отбора и формирования ионных пучков, как в режиме генерации отдельных импульсных ионных пучков, так и при генерации серий коротких импульсных пучков ионов с различными частотами следования. Предложенный способ формирования импульсных ионных пучков способствует уменьшению величины фазового объема заряженных частиц на выходе ионной пушки в режимах генерации различных по длительности импульсов ионных пучков с различной частотой следования. Фокусировка ионного пучка в данной ионной пушке осуществляется путем изменения величины электрического напряжения на фокусирующем электроде, установленном на ее выходе. Ионная пушка с изменяемой скважностью импульсов, состоящая из: электрически изолированного от земли и соединенного с высоковольтным источником электропитания источника ионов дуоплазматронного типа с соосно расположенными катодом, электрически соединенным с блоком электропитания, установленным на корпусе данного источника ионов, промежуточным электродом, электрически соединенным с блоком электропитания, установленным на корпусе данного источника ионов, анодом с отверстием эмиссии, электрически соединенным с корпусом данного источника ионов, экспандером, установленным на аноде, ионно-оптической системы с вытягивающим электродом, электрически соединенным с землей, фокусирующим электродом, электрически соединенным с блоком электропитания, отличающаяся тем, что между вытягивающим и фокусирующим электродами установлен модулирующий электрод, электрически соединенный с блоком электропитания, установленным на корпусе источника ионов дуоплазматронного типа и с блоком коммутации модулирующего электрода на землю.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)

Двухступенчатый источник многозарядных ионов с электронным циклотронным резонансом, состоящий из корпуса и вакуумного насоса, удаляющего из корпуса балластный (фоновый) газ, мишени, которая установлена в первой ступени данного источника ионов и лазера, установленного вне корпуса таким образом, что его излучение, проходя через диэлектрическое окно в корпусе, попадает на мишень в области центральной продольной оси и генерирует лазерную плазму с высокой плотностью частиц. Эта плазма, содержащая многозарядные ионы материала мишени, дрейфуя в продольном направлении с кинетической энергией ионов порядка нескольких кэВ, попадает во вторую ступень. В которой осуществляется дополнительное увеличение зарядового состояния ее ионов в результате многократной ударной ионизации их электронами, энергия (температура) которых повышена в результате электронного циклотронного резонанса. Нагрев электронов и удержание заряженных частиц плазмы во второй ступени реализуются подачей в нее СВЧ-электромагнитных колебаний по волноводу от генератора переменного СВЧ-электрического поля и наличием в ней магнитного поля сложной конфигурации с минимальной величиной на центральной продольной оси источника. Такое магнитное поле создается суперпозицией продольного, аксиально-симметричного магнитного поля, формируемого установленными на корпусе электромагнитными соленоидами, и мультипольного магнитного поля, величина которого на центральной продольной оси источника приближается к нулю и резко нарастает в пристеночной области. Это магнитное поле создается на всем протяжении второй ступени при помощи постоянных магнитов из SmCo, установленных по периметру корпуса как предложено в настоящей полезной модели. Отбор ионов из плазмы и формирование ионного пучка осуществляются при помощи электродов системы экстракции и ускорения ионов, установленных на выходе данного источника ионов. Создание на начальном этапе лазерной плазмы с большим содержанием многозарядных ионов и высокой скоростью продольного движения заряженных частиц, позволяет уменьшить потери ионов при перезарядке и уходе из области ионизации в магнитной ловушке с дополнительной ионизацией их электронами, температура которых повышена при помощи электронного циклотронного резонанса. Перечисленные выше факторы способствуют увеличению интенсивности и зарядового состояния ионного пучка на выходе предлагаемой полезной модели. Двухступенчатый источник многозарядных ионов с электронным циклотронным резонансом, состоящий из: корпуса, установленных на нем электромагнитных соленоидов таким образом, что они позволяют формировать во второй ступени данного источника ионов продольное аксиально-симметричное магнитное поле, постоянных магнитов, установленных по периметру корпуса таким образом, что они позволяют формировать на всем протяжении второй ступени мультипольное магнитное поле, величина которого на центральной продольной оси источника приближается к нулю и резко нарастает при удалении от нее в радиальном направлении, генератора переменного СВЧ-электрического поля, волновода, предназначенного для ввода переменного СВЧ-электрического поля в эту ступень, системы экстракции и ускорения ионов, вакуумного насоса, предназначенного для откачки балластного газа, отличающийся тем, что в первой ступени источника ионов на центральной продольной оси установлена мишень из рабочего вещества таким образом, что обеспечивается попадание на нее лазерного излучения в области центральной продольной оси.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)

В дуоплазматроне для малых давлений рабочего газа применен ряд физических эффектов, приводящих к уменьшению перезарядки и рассеяния ионов пучка на молекулах остаточного газа на выходе источника ионов путем более эффективного использования электронов, эмитируемых стенками в катодной полости, для ионизации газа в ней, а также к удерживанию плазмы от радиального разлета без повышения ее температуры в области экстракции ионов в пучок. Использование в данной полезной модели предложенных технических решений, как полый безнакальный катод, работающий в режиме электростатической ловушки для электронов, и установка магнитов между анодом и промежуточным электродом таким образом, чтобы они создавали в этой области мультипольное магнитное поле предложенной конфигурации, позволили реализовать изложенные выше физические эффекты и обеспечить генерацию ионных пучков с большой фазовой плотностью тока при малой величине давления рабочего газа. Дуоплазматрон для малых давлений рабочего газа отличается простотой конструкции, надежностью в работе, малым энергопотреблением и невысокой себестоимостью. Дуоплазматрон для малых давлений рабочего газа, состоящий из соосно расположенных на центральной продольной оси источника полого безнакального катода, промежуточного электрода с отверстием, где по периметру промежуточного электрода установлены постоянные магниты для формирования мультипольного магнитного поля в его полости, анода с отверстием эмиссии, электромагнитного клапана, подвижная заслонка которого перекрывает отверстие эмиссии в аноде, отличающийся тем, что торцевая сторона полого безнакального катода со стороны анода перекрыта металлической диафрагмой с отверстием, площадь которого равна или больше отношения произведения учетверенного объема полости безнакального катода на величину средней энергии, затрачиваемой на ионизацию молекулы рабочего газа электроном, к величине средней длины пробега, обеспечивающей ионизацию этого газа электронами, эмитируемыми стенками катодной полости, умноженной на величину энергии этих электронов, при этом между анодом и промежуточным электродом установлены магниты таким образом, что позволяют создавать в этом пространстве мультипольное аксиально-симметричное магнитное поле заданной конфигурации, величина которого вблизи центральной продольной оси источника стремится к нулю и резко нарастает по мере удаления от этой оси.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)

Стабилизированный источник газовых ионов относится к ускорительной технике. Цель - повышение стабильности процесса генерации ионов за счет стабилизации величины давления газа в разрядной камере и регулирования величины электрического напряжения на катоде, обеспечивая оптимальные условия для возникновения и горения электрического разряда в разрядной камере. Что достигается, как за счет регулирования напуска и расхода газа в разрядной камере, при помощи электромагнитных клапанов, установленных на входе и выходе разрядной камеры, режим работы которых задается соответствующими системами управления, связанными с датчиком давления, расположенным в разрядной камере, так и путем изменения электрического напряжения, подаваемого на катод источника с модулятора электрической дуги, величина которого регулируется в соответствии с законом Пашена системой управления, связанной с датчиком давления. Стабилизированный источник газовых ионов, состоящий из: разрядной камеры с отверстием эмиссии ионов, датчика давления, установленного в разрядной камере, электромагнитного клапана напуска газа, соединенного с системой управления напуском газа, которая соединена с датчиком давления, электромагнитного клапана, перекрывающего отверстие эмиссии ионов, соединенного с системой управления расхода газа, которая соединена с датчиком давления, модулятора электрической дуги, отличающийся тем, что в нем установлена система управления амплитудой электрического напряжения модулятора электрической дуги, соединенная с датчиком давления и модулятором электрической дуги.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)

Многоапертурный согласующий канал с радиальной компрессией пучков ионов эффективен для применения в многоканальных ускорителях ионов, инжекция в которые производится из плазмы с низкой плотностью ионной компоненты и большой площадью поверхности эмиссии ионов. Оригинальность предложенного технического решения в том, что размеры входных апертур трубок дрейфа отдельных каналов полезной модели превосходят геометрические размеры апертур на ее выходе. Это позволяет обеспечивать отбор ионов для ускорения в каждом отдельном канале многоканальной ускоряющей ВЧ системы от плазменной поверхности, площадь которой превосходит соответствующий размер канала ускоряющей ВЧ системы, способствуя увеличению общей площади поверхности экстракции ионов для ускорения. Примененный способ электростатической фокусировки ионов электрическим полем в ускоряющих зазорах между смежными трубками дрейфа, которые имеют в данных зазорах одинаковые размеры апертур, синхронно уменьшающихся к выходу полезной модели, обеспечивает эффективную радиальную компрессию ионного пучка, которая, в совокупности с общей направленностью электрического поля в отдельных каналах, позволяет экстрагировать ионы из плазмы различных ИИ и уменьшать их потери в процессе транспортировки и при вводе в каналы ускоряющей ВЧ системы. Многоапертурный согласующий канал с радиальной компрессией пучков ионов, состоящий из корпуса, обечаек с соосно расположенными апертурами, сходящимися к его центральной продольной оси, отличающийся тем, что диаметр этих апертур уменьшается по мере их схождения, и в апертуры установлены конусного вида полые трубки дрейфа, выполненные таким образом, чтобы входной диаметр каждой трубки дрейфа был больше ее выходного диаметра, который в свою очередь равен входному диаметру каждой последующей трубки дрейфа, а корпус и обечайки электрически изолированы друг от друга и электрически соединены с отдельными источниками электропитания.

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (RU)