Механизм пробоя водяного диэлектрика сильноточных импульсивных ускорителей заряженных частиц

• Автор: Воробьев, Владислав Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 125 c. : ил

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Глава II. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СТАТИСТИЧЕСКИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ

§ 2.1. Построение распределений

§ 2.2. Последовательные процессы

§ 2.3. Параллельные процессы

§ 2.4. Зависимость от площади электродов

Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАЧАЛЬНЫХ

СТАДИЙ РАЗВИТИЯ РАЗРЯДА В ВОДЕ

§ 3.1. Схема установки и регистрирующая аппаратура

§ 3.2. Оптические исследования начальных стадий

развития разряда в воде

§ 3.3. Статистические распределения
§ 3.4. Анализ статистических распределений
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОБОЯ ВОДЫ В СИСТЕМЕ
С "ДИФФУЗИОННЫМИ" ЭЛЕКТРОДАМИ
§ 4.1. Схема установки и измерительные системы
§ 4.2. Результаты экспериментов
Глава V. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
§ 5.1. Промежуток с проводящими слоями
§ 5.2. Пробой воды в промежутке с неэкранированными
электродами
§ 5.3. Оценки параметров канала лидера
Глава V1. ВОДЯНАЯ ИЗОЛЯЦИЯ В СИЛЬНОТОЧНЫХ УСКОРИТЕЛЯХ
ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
§ 6.1. Использование водяного диэлектрика
в ускорителях ИЯФ СО АН СССР

§ 6.2. Возможности применения экранирования
поверхностей электродов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЯ В ПРОМЕЖУТКЕ
С ДИФФУЗИОННЫМИ СЛОЯМИ
ЛИТЕРАТУРА

В начале 70-х годов возникла необходимость в создании наносекундах сильноточных ускорителей заряженных частиц мегавольтно-го диапазона. Такие ускорители требовались для исследований по нагреву плазмы релятивистским электронным цучком (РЭП), проводимых в ИЯФ СО АН СССР /I/ и в ИАЭ им.И.В.Курчатова /2/, дан получения мощных потоков рентгеновского излучения /3/, для создания мощных лазеров с накачкой электронным пучком и т.п. Преимущество использования РЭП с мегавольтной энергией для нагрева плазмы заключается в возможности получения необходимых значений мощностей ( Р~ю12 Вт) при умеренных значениях тока пучка, что облегчает решение проблемы транспортировки пучков в продольном магнитном поле от источника до плазмы. Сильноточный ускоритель наносенунд-ного диапазона включает в себя следующие основные элементы: первичный источник энергии, в качестве которого могут использоваться либо генератор импульсных напряжений Аркадьева-Маркса, либо низковольтная ( II ~ 50+100 кВ) батарея с импульсным повышающим трансформатором; формирующая линия; передающая линия; ускорительная трубка. Энергия от первичного источника передается в формирующую линию, напряжение на которой определяется требуемой величиной энергии ускоряемых частиц. Импульсная зарядка формирующей линии имеет преимущество по сравнению с зарядкой от источника постоянного напряжения, так как цри этом существенно сокращаются габариты устройства из-за увеличения электрической прочности изоляции. Энергия из формирующей линии по линии передачи подводится к ускорительной трубке, где и осуществляется генерация заряженных частиц.
Электрические характеристики и размеры формирующих и передающих линий определяются требуемыми параметрами генерируемых пучков и электрическими свойствами диэлектриков, используемых в этих ли-

питаний. Одновременно проводились измерения времени свечения цредцробивной стадии (tc ) от момента появления свечения в промежутке , регистрируемого ФЭУ, до момента пробоя. Типичное распределение времени tc. представлено на рис. 16. Подобные распределения для других значений напряженности ноля мало отличаются друг от друга. Отметим, что характер распределений, представленных на рис.15 и рис.16, соответствует нестационарному распределению Цуассона. При сравнении распределений ti и tc оказалось, что характерное времени нестационарности (д£<Р на рис.2) распределений времени запаздывания пробоя заметно превышает разброс времени свечения ( Тс ) предцробивной стадии, определяемый из распределений tc . Отсюда следует, что рассматриваемая нестационарность не может определяться только лишь процессами, сопровождающимися свечением, регистрируемым ФЭУ, а дополнительно определяется еще какими-то флуктуиругощимися процессами, которые не сопровождаются свечением.
Проводилось также сравнение минимальных времен ( tq> на рис.2) ty и tc • И в этом случае оказалось, что нефлуктуирующее время запаздывания пробоя заметно превышает нефлуктуирующую длительность предпробивного свечения. Отсюда следует, что время формирования пробоя в воде (нефлуктуирующее время запаздывания цробоя) определяется не только временем формирования светящихся процессов, но и временем формирования каких-то не светящихся процессов.
Прежде чем проводить анализ статистических распределений по изложенной в главе П методике, необходимо проверить эти распределения на отсутствие последействия /41/, т.е. выяснить, зависит ли среднее время запаздывания пробоя () от количества проведенных испытании (tic). Для этого при определенной напряженности поля брались 22 группы последовательных испытаний по 22+23 испытания в каждой группе при 500 испытаниях в полной серии. Для каждой группы определялось среднее время запаздывания пробоя, величина которого наносилась на график с координатами