Высоковольтная прочность ускорителя-тандема с вакуумной изоляцией

• Автор: Сорокин, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Ускоритель-тандем с вакуумной изоляцией
§1.1 Обзор экспериментальных данных о высоковольтной прочности
вакуумных зазоров
§ 1.2 Описание ускорителя
Глава 2. Выбор количества ускоряющих вакуумных зазоров
Глава 3. Испытания высоковольтного вакуумного зазора
§ 3.1. Изучение влияния запасённой энергии на электрическую
прочность высоковольтного вакуумного зазора
§ 3.2. Изучение влияния перезарядного газа на электрическую прочность высоковольтного вакуумного зазора
Глава 4. Подъем напряжения на высоковольтных вакуумных зазорах ускорителя
Глава 5. Темповые токи в вакуумных зазорах ускорителя-тандема
§ 5.1. Анализ полученных экспериментальных данных
§ 5.2. Оценка величины темновых токов в ускоряющих зазорах
§ 5.3. Регистрация автоэмиссионного тока большой интенсивности после увеличения апертуры ускорительного канала
Глава 6. Расчетная и экспериментальная оценка уровня рентгеновского излучения
§ 6.1 Расчетная оценка выхода тормозного излучения
6.1.1 Радиационный вклад темнового тока

6.1.2 Радиационный вклад пробоев по вакуумной поверхности
проходного изолятора
§ 6.2. Экспериментально измеренные значения мощности дозы
рентгеновского излучения вблизи ускорителя
§ 6.3. Энергетический спектр рентгеновского излучения
Заключение
Литература

Введение
Нейтронная терапия в последние годы привлекает все большее внимание благодаря высокой биологической эффективности нейтронов в лечении злокачественных новообразований. Особенно перспективной представляется бор-нейтронозахватная терапия (БНЗТ).
По данным Всемирной организации здравоохранения онкологическая заболеваемость неуклонно растет - её распространенность удваивается каждые 20 лет. Разработка лекарств и методов лечения злокачественных опухолей является важной и до сих пор не до конца решенной научной задачей. Перспективным подходом в лечении ряда опухолей считается БНЗТ, которая имеет чрезвычайно высокую привлекательность за счет избирательного воздействия непосредственно на клетки опухоли при селективном накоплении в них бора. Клинические испытания методики, проведенные на ядерных реакторах, показали, что БНЗТ позволяет лечить глиобластомы мозга, метастазы меланомы и другие опухоли. Однако реакторы в силу разных причин не подходят для широкого внедрения методики в практику. Требуются компактные, недорогие и безопасные источники нейтронов, которые можно будет разместить в онкологических клиниках. Такие источники могут быть сделаны на основе ускорителя заряженных частиц, однако требования, предъявляемые к ним со стороны БНЗТ, достаточно сложные для реализации. За последние 20 лет было предложено множество проектов источников нейтронов для БНЗТ на основе ускорителя, но, ни один из них ещё не завершился созданием компактной, недорогой и безопасной установки для клиники.
В электростатических ускорителях с ускорительными трубками получение ионных пучков с током в десятки миллиампер вызывает большие

раза меньше, чем пробивная напряжённость газовых зазоров с электродами соответствующей площади при давлении газа 0.4 МПа [20].
Таким образом, первичный (или после длительной остановки) вывод ускорителя-тандема на рабочий режим будет сопровождаться тренировочными пробоями стеклянных колец изолятора по вакуумной поверхности. Эти пробои могут влиять на пробои остальных упомянутых выше высоковольтных элементов ускорителя-тандема.
Расчёты показали, что при пробое любого стеклянного изолятора (кроме последних четырёх) напряжение на парном с ним (относительно соответствующих Сг или Ск) возрастает в -1.9 раза. При пробое одного из изоляторов с номерами от 21 до 24 напряжение на остальных трех также возрастает (максимально в 1.35 раза).
Таким образом, если пробивается одно из двух стеклянных колец, соединённых попарно с соответствующим газовым зазором, то из-за возрастания напряжения на втором кольце практически неизбежен его пробой, что эквивалентно пробою соответствующего газового зазора или соответствующего керамического изолятора.
Результаты расчёта возрастания напряжения на газовом зазоре, парном (относительно соответствующего вакуумного зазора) с пробиваемым зазором, приведены на рисунке 30. Здесь же показано максимальное значение возрастания напряжения, на каком либо из газовых зазоров с СГц по Cru при пробое одного из них.
Видно, что при пробое любого газового зазора между трубами проходного изолятора напряжение на парном с ним газовом зазоре возрастает в диапазоне от 1.32 до 1.71, увеличивая вероятность пробоя парного зазора.
Последовательный пробой парных газовых зазоров эквивалентен пробою соответствующего вакуумного ускоряющего зазора. Результаты расчёта максимального возрастания напряжения на вакуумных зазорах, при