Ускоритель электронов рэлус-5 на энергию 5 мэв и среднюю

УДК 621.382.6(06) Физика пучков и ускорительная техника
М.А. ГУСАРОВА1, А.А. ЗАВАДЦЕВ, Д.А. ЗАВАДЦЕВ,
А.А. КРАСНОВ1, М.В. ЛАЛАЯН1, Н.П. СОБЕНИН1, А.И. ФАДИН1
1Московский
ООО “ИНТРОСКАН”, Москва
инженерно-физический институт (государственный университет)
УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ РЭЛУС-5
НА ЭНЕРГИЮ 5 МэВ
И СРЕДНЮЮ МОЩНОСТЬ ПУЧКА 1 кВт
Приведены результаты расчета и проектирования компактного линейного
ускорителя электронов с энергией 5 МэВ и средней мощностью пучка 1 кВт.
Ускоритель предназначен для исследования и оптимизации режимов модификации материалов в условиях ионизирующего облучения.
Проект создания ускорителя электронов РЭЛУС-5 является логическим продолжением ряда исследовательских работ по разработке серии
компактных линейных ускорителей электронов со стоячей волной, начатых в МИФИ в семидесятых годах [1]. РЭЛУС-5 является компактной и
очень простой моделью ускорителя, предназначенного для проведения
исследований взаимодействия различных веществ с ионизирующим излучением, в частности с пучком ускоренных электронов.
Ускоритель РЭЛУС-5 включает следующие основные системы: инжектор, ускоряющий резонатор, систему СВЧ питания, систему импульсного питания, вакуумную систему, систему охлаждения и систему управления.
Параметры инжектора: U=40к В, I=1 А, dка=21 мм, dп=1 мм (см. рис.1
и 2).
Рис.1
Рис.2
Ускоряющий резонатор выполнен на базе бипериодической ускоряющей структуры с ячейками связи на оси и включает 11 ускоряющих ячеек,
три из которых – группирующие. Ток ускоренного пучка равен 0.17 А при
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 7
203
УДК 621.382.6(06) Физика пучков и ускорительная техника
токе инжекции 0.74 А. Распределение электронов в поперечном сечении и
энергетический спектр ускоренного пучка приведены на рис.3.
Рис.3
Магнетрон МИ-456А (СВЧ-генератор) имеет следующие параметры:
U=50 кВ, I=100 А, P=2.5 МВт, f=2797 МГц, =6 мкс. Магнетрон и ускоряющий резонатор развязаны с помощью Y-циркулятора. В автоколебательной цепи обратной связи включены магнетрон, ускоряющий резонатор,
циркулятор, фазосдвигатель и отражатель. Фазосдвигатель и отражатель
установлены между третьим плечом циркулятора и нагрузкой.
Система импульсного питания включает 10 идентичных каналов модулятора, каждый из которых состоит из следующих узлов: источник высокого напряжения, регулятор напряжения, зарядный дроссель, накопительный конденсатор, IGBT ключ, импульсный трансформатор, источник
смещения. Все импульсные трансформаторы снабжены общей двойной
вторичной обмоткой, заземленной на одном конце, на другом конце которой создается высокое напряжение. Двойная конструкция вторичной обмотки используется для питания накала магнетрона, а также для выравнивания потенциала вокруг самой вторичной обмотки. Вторичная обмотка
имеет выводы на уровне 40кВ для питания инжектора. Переменное
напряжение накала подается на инжектор через разделительный накальный трансформатор.
Список литературы
1. Vikylov V.F., Zavadtsev A.A., Zverev B.V., Kaluzhny V.E., Kaminsky V.I., Nechaev N.N.,
Rusin V.V., Sobenin N.P., Stepnov V.V. A compact standing electron linac with RF-drive system
using 3 db hybrid junction. Trans. IEEE, Vol. NS-26, #3, June 1979, p.4292-4293.
204
ISBN 5-7262-0633-9. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2006. Том 7