Малогабаритный импульсный генератор нейтронного и рентгеновского излучений на базе камеры плазменного фокуса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лавренин Виктор Анатольевич

• Лавренин Виктор Анатольевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Лавренин Виктор Анатольевич

Введение

Глава 1. Литературный обзор субкилоджоульных установок ПФ

1.1 Явление ПФ. Принципы работы камер ПФ и установок на их основе

1.2 Скейлинговые зависимости параметров нейтронного и рентгеновского излучений от амплитуды разрядного тока генераторов

1.3 Субкилоджоульные установки ПФ. Выход и стабильность генерации нейтронного и рентгеновского излучений

1.4 Промышленные генераторы на базе отпаянных камер ПФ с генератором газа

Выводы к главе

Глава 2. Разработка камеры ПФ для малогабаритного генератора

2.1 Ближайшие аналоги камеры малогабаритного генератора

2.2 Расчетное определение параметров камеры малогабаритного генератора и конструкция камеры

2.3 Испытания макетной камеры с удлиненным анодом

2.4 Испытания макетной камеры с укороченным анодом

2.5 Исследования путей повышения стабильности камеры для малогабаритного генератора

2.5 Исследования уровня жесткого рентгеновского излучения камеры для малогабаритного генератора и длительностей импульсов рентгена и нейтронов

2.6 Камера малогабаритного генератора с пониженным выходом жесткого рентгеновского излучения

Выводы к главе

Глава 3. Отпаянные образцы камеры малогабаритного генератора

3.1 Физические основы работы генератора газа

3.2 Ионизационный ток отпаянных камер с ГГ насыщенным Э-Т смесью

3.3 Работа камер ПФ малогабаритного генератора с блоком генератора газа, насыщенным дейтерием

3.4 Работа камерами малогабаритного генератора с блоком генератора газа, насыщенным дейтерием с добавками в объём камеры аргона

3.5 Стабильность работы камер малогабаритного генератора с блоком генератора газа

Выводы к главе

Глава 4. Конструкция малогабаритного генератора импульсного нейтронного и рентгеновского излучений

4.1 Компоновка малогабаритного генератора

4.2 Ресурс работы малогабаритного генератора

4.3 Применение малогабаритного генератора нейтронов с камерой ПФ в учебном процессе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Введение

Среди импульсных источников ионизирующего излучения (ИИ) одними из самых распространенных являются установки на базе явления пинчевания высокотемпературной плазмы. Пинчевые установки обеспечивают генерацию импульсных излучений разных типов с характерной длительностью порядка десятка наносекунд и обеспечивают большую импульсную плотность потока ИИ за счёт предельных значений плотности и температуры плазмы в пинчах. Пинчевые установки, как правило, разделяются по типу формируемых в них пинчей - 7-пинч [1], х-пинч [2], плазменный фокус (ПФ) или нецилиндрический 7-пинч [3], микропинчи [4]. Разряд типа ПФ отличается наибольшей интенсивностью ИИ по отношению к вкладываемой в разряд энергии и относительной простой реализации накопителя энергии. Это позволяет создавать достаточно компактные установки с большим выходом импульсных ИИ. Отличительной особенностью разряда ПФ является специальная конструкция газоразрядной камеры для реализации разряда [5]. В отличие от остальных типов пинчевых разрядов, в камере основная энергия от накопителя передается не сразу в область пинчевания, а вначале в близлежащую область, для формирования так называемой токоплазменной оболочки (ТПО). Передача энергии накопителя в разряд синхронизована с движением ТПО, которая сначала движется вдоль электродов и набирает энергию от накопителя, а затем симметрично сжимается на оси камеры в пинч в момент передачи всей запасенной в емкостном накопителе энергии в разряд. Таким образом происходит формирование пинча (разряда типа ПФ) с большим выходом ИИ.

Исследования разряда типа ПФ и установок на его основе проводятся, начиная с 70-ых годов прошлого века [6,7]. За это время создано большое количество установок и камер ПФ. Показано, что в зависимости от конструкции накопителя энергии, камеры ПФ и типа газового заполнения камеры, нецилиндрический 7-пинч в камерах ПФ является источником широкого набора излучений - мягкого [8] и жесткого [9] рентгеновского излучения (РИ), нейтронного излучения [10] (при использовании дейтерия и/или трития), излучения

в ультрафиолетовом и видимом спектрах [11], высокоэнергетичных электронных и ионных пучков [12], кумулятивных плазменных струй [13]. Наибольшее распространение установки ПФ получили как источники импульсного нейтронного излучения. Различные исследовательские установки ПФ обеспечивают уровень выхода нейтронов от 104 до 1013нейтр./имп., длительность импульса от 10 до 100 нс, энергию нейтронов 2,5 МэВ либо 14 МэВ [14-16]. Такие установки применяются для изучения взаимодействия импульсного излучения с веществом, изучения закономерностей развития пинчевых разрядов и способов диагностики высокотемпературной плазмы, нейтронографических исследований и др. Остальные типы излучения установок ПФ также находят свое применение, в частности плазменные струи используются для модификации поверхностей и изменения структурных свойств поверхностей на микроуровне, мягкое РИ применяется в рентгенолографии, жесткое РИ для структурного анализа материалов и т.д.

В целом для научно-исследовательских задач разработано большое число установок ПФ. Однако поскольку ПФ обеспечивает крайне высокие выхода ИИ при компактности и малогабаритности самих установок, то разряд типа ПФ находит свое применения и в практических задачах. Для этих целей разрабатываются генераторы импульсного нейтронного или рентгеновского излучения на базе камер ПФ. Важными параметрами генераторов, в отличие от исследовательских установок ПФ являются: общий ресурс работы генератора и камер ПФ, сохраняемость свойств камер в течение времени хранения, транспортабельность и малогабаритность, эргономичность и безопасность в использовании. Фактически единственным производителем нейтронных генераторов на базе камер ПФ является ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова». Во ВНИИА разработана линейка образцов генераторов с выходом нейтронов от 106 до 1012 нейтр./имп. и длительностью от 10 до 50 нс [17]. Однако поскольку постоянно происходит актуализация научных и производственных задач, то в последние годы появилась потребность в малогабаритных субкилоджоульных импульсных нейтронных и рентгеновских генераторах на базе камер ПФ.

Важной задачей применения генераторов ПФ является их использование в учебном процессе в высших учебных заведениях. Как указано выше, явление ПФ является источником широкого набора импульсных излучений, поэтому представляет большой интерес для учебного процесса - на одной установке можно практически получать и нейтроны, и рентген, и электронные либо ионные пучки, и плазменные струи. Учебных установок для генерации нейтронного излучения (основанных на разных принципах) достаточно мало, поскольку генерация нейтронов связана с повышенными требованиями к радиационной безопасности [18]. В общем требования к учебному генератору на камерах ПФ можно сформулировать как уровень выхода нейтронов 105^107 нейтр./имп. с энергией 2,5 МэВ (для обеспечения требований радиационной безопасности), ресурс работы в тысячи срабатываний, возможность регулировки режимов генерации (нейтроны, рентген) и наличие систем регистрации излучений, эргономичность и простота в обслуживании.

Основываясь на двух вышеприведенных задачах, цель работы можно сформулировать как проведение ряда исследований с целью обоснования конструкторских решений для разработки малогабаритного импульсного нейтронного и рентгеновского генератора на базе камер ПФ.

Для реализации данной цели необходимо решить следующие научные и технические задачи:

1. Научно обосновать электротехнические требования к генератору импульсных токов в составе генератора для обеспечения генератором уровня выхода нейтронного излучения 105^106 нейтр./имп.

2. Разработать конструкцию камер ПФ для малогабаритного генератора, обеспечивающих генерацию нейтронного и рентгеновского излучений.

3. Провести математическое моделирование работы камер ПФ субкилоджоульного диапазона и определить оптимальные геометрические параметры камер.

4. Разработать систему диагностики электротехнических параметров генератора и выходных параметров ИИ.

5. Определить максимально достижимые параметры нейтронного и жесткого рентгеновского излучения разработанных камер ПФ.

6. Научно обосновать технические решения в камере ПФ для достижения максимального ресурса работы камер ПФ и сохраняемости камер в течение длительного времени хранения.

7. Реализовать предлагаемые решения в макетном образце генератора с камерами ПФ.

8. Экспериментально подтвердить расчетные электротехнические режимы работы камеры ПФ, а также ресурс, срок сохраняемости и нейтронный выход.

Научная новизна:

1. Проведены расчеты работы камер ПФ с разными геометрическими размерами и разными емкостными накопителями. Результаты расчета позволили выбрать оптимальные размеры камеры ПФ. Это позволило сразу перейти к разработке КД опытного образца камеры ПФ субкилоджоульного диапазона.

2. Обоснованы и реализованы новые технические решения в камере ПФ для достижения максимального ресурса работы камер ПФ и сохраняемости выходных параметров камер в течение длительного времени хранения.

3. Обоснованы электротехнические требования к генератору импульсных токов в составе малогабаритного генератора субкилоджоульного диапазона для обеспечения генератором уровня выхода нейтронного излучения 105^107 нейтр./имп.

4. Научно обоснована и разработана камера ПФ с пониженным выходом рентгена, реализована в макетном образце и получен патент на полезную модель.

Практическая значимость:

1. Спроектирован и изготовлен малогабаритный импульсный генератор нейтронов субджоульного диапазона с выходом нейтронов 106-107 нейтр./имп. энергии 2,5 МэВ, при средней длительности импульса нейтронов 15 нс, генератор

также генерирует рентгеновские импульсы длительностью 2-4 нс. Ресурс генератора составляет более тысячи включений.

2. Разработана, испытана и применяется в составе генератора нейтронов камера ПФ Т19-Л316, ресурс камеры составляет более тысячи включений.

3. Генератор используется при проведении НИР как наносекундный импульсный источник нейтронов при изучении быстропротекающих процессов, а также при обучении студентов в курсах: нейтронная физика, импульсные источники нейтронов, детекторы нейтронов и т.д.

4. Разработана конструкция газоразрядной камеры плазменного фокуса как источника нейтронного излучения с пониженным выходом жесткого РИ. Получен патент на полезную модель №

Полученные в диссертации результаты используются при проведения научно-исследовательских и лабораторных работ на кафедре прикладной ядерной физики ИФТИС НИЯУ «МИФИ».

Положения, выносимые на защиту:

1. Метод проектирования камеры ПФ: на основе расчетной программы «МГД модель» для заданных электротехнических параметров емкостного накопителя генератора нейтронов определяются оптимальные геометрические размеры камеры ПФ путем согласования времени достижения максимума тока в разрядном контуре генератора с временем движения токовой плазменной оболочки в камере ПФ от момента формирования до сжатия в пинч в конце анода, что позволяет исключить из технологии изготовления камеры длительный этап предварительного макетирования.

2. Научно обоснованные технологические приемы, использованные в процессе изготовления камеры ПФ малогабаритного импульсного нейтронного генератора, для обеспечения требуемых свойств данной камеры, а именно:

- применение в составе конструкции камеры насыщенного Э или Э-Т смесью генератора газа на основе пористого титана и подбор режимов его работы для обеспечения ресурса камеры более чем 1000 срабатываний, увеличения срока

сохранности камеры, а также для обеспечения радиационной безопасности при работе с D-T наполнением камеры;

- введение в объём камеры ПФ малых количеств инертных газов ^г) в количестве ~ 1^5% от давления c целью повышения стабильности нейтронного выхода, а также снижения зарядного напряжения.

3. Научно обосновано создание малогабаритного генератора субкилоджоульного диапазона энергий с нейтронным выходом 105^106 нейтр./имп нейтронов с энергией 2,5 МэВ, и выходом 107^108 нейтр./имп. 14 МэВ-ных нейтронов. Генератор используется при проведении НИР как импульсный источник нейтронов наносекундной длительности для калибровки сцинтилляционных детекторов нейтронов, а также как импульсный источник жесткого РИ. Ресурс генератора составляет несколько тысяч срабатываний, минимальный интервал между срабатываниями 15 с.

Достоверность результатов, изложенных в работе, подтверждается применением общепризнанных экспериментальных методик, метрологически аттестованного измерительного оборудования для регистрации электротехнических параметров генератора и выходных параметров ИИ камер ПФ, сравнением и верификацией результатов моделирования с экспериментальными данными.

Личный вклад автора

Все результаты, представленные в работе, получены либо лично автором, либо при его непосредственном участии. Автор принимал непосредственно участие в экспериментальных работах на камерах плазменного фокуса с макетными образцами малогабаритного импульсного нейтронного генератора, включая планирование экспериментов, проведение экспериментов, обобщение и анализ полученных экспериментальных данных, подготовку докладов и презентаций, написание научных работ.

Автором обоснованы выносимые на защиту научные положения, сделаны выводы по работе, которые вносят существенный вклад в понимание физики процессов в работе малогабаритного импульсного нейтронного генератора и камер

плазменного фокуса из его состава, предложены оригинальные технические решения. Все результаты, составляющие научную новизну и выносимые на защиту, получены автором лично.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Малогабаритный импульсный генератор нейтронного и рентгеновского излучений на базе камеры плазменного фокуса»

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ФГУП «ВНИИА» в 2019, 2020, 2021 годах, II научно-практической конференции «Физико-технические интеллектуальные системы» ФТИС-2023, IX Международной конференции «Лазерные, плазменные исследования и технологии» ЛаПлаз-2023, научно-технических совещаниях ФГУП «ВНИИА» на площадке НПЦ ИТ.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 работ в рецензируемых изданиях, в том числе 3 статьи в изданиях, включенных в перечень, сформированный Минобрнауки России, 2 научные статьи в научных изданиях, индексируемых в международных базах данных Scopus и Web of Science, получен 1 патент РФ на полезную модель, выпущен отчет по НИР.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 127 страницах текста, содержит 75 рисунков, 11 таблиц. Библиография включает 88 наименований.

Глава 1. Литературный обзор субкилоджоульных установок ПФ 1.1 Явление ПФ. Принципы работы камер ПФ и установок на их основе

Принципиально установка для формирования разряда типа ПФ состоит из накопителя энергии (как правило емкостного типа) в виде генератора импульсных токов (ГИТ) [19] и нагрузки в виде газоразрядной камеры плазменного фокуса (ПФ). Генератор импульсных токов в свою очередь состоит из высоковольтных (ВВ) конденсаторов и коммутаторов, подключаемых параллельно к камере ПФ через систему токоподводов (ВВ кабели, проводящие шины, токовый коллектор). Задача ГИТ обеспечить амплитуду разрядного тока через камеру ПФ в несколько сотен кА (в зависимости от требуемого уровня выхода ИИ) в течение нескольких микросекунд. Для малогабаритных установок с камерами ПФ, ГИТ обычно состоят из одного ВВ конденсатора и одного ВВ коммутатора, что позволяет обеспечивать амплитуду разрядного тока от десятков до 200-250 кА.

а) б) в)

Рисунок 1.1.1 - Конструкции камер ПФ: а) филипповская, б) мейзеровская, в) сферическая. 1 - ВВ конденсатор, 2 - ВВ коммутатор, 3 - система токоподводов, 4- изолятор, 5 - ТПО, 6 - электроды, 7 - области пинчевания

После накоплении электрической энергии в ГИТ, происходит её передача в нагрузку в виде камеры ПФ через ВВ коммутатор. Камера ПФ представляет собой два соосных металлических электрода, разделенных изолятором, и заполнена газовой смесью. Выделяют несколько конструкций камер ПФ, отличающихся по геометрическом фактору отношения диаметра внутреннего электрода к его высоте - мейзеровская [20], филипповская [21], сферическая [22]. Однако принципиально

процессы, протекающие в камерах ПФ различной конструкции, идентичны. Характерные конструкции камер ПФ разных типов приведены на рисунке 1.1.1.

При срабатывании ГИТ в камере происходит пробой газа по поверхности изолятора и образуется токовая плазменная оболочка (ТПО). Эта оболочка затем ускоряется вдоль электродов и сжимается на оси камеры в плотный, высокотемпературный нецилиндрический z-пинч. Промежуток времени от начала роста тока до момента сжатия оболочки в пинч называется временем особенности

Выход нейтронов YN и длительность импульса нейтронов % в камере ПФ определяются разрядным током, протекающим через электроды камеры в момент пинчевания, а также давлением рабочего газа. Самым распространенным рабочим газом для генерации нейтронов в камерах ПФ является дейтерий (О), позволяющий реализовать реакцию Б + Б ^ 3Не + п с генерацией нейтронов с энергией 2,5 МэВ. Для увеличения выхода нейтронов на два порядка используют наполнение камер ПФ дейтерий-тритиевой (ОТ) смесью с генерацией нейтронов с энергией 14,1 МэВ в результате ядерной реакции Б + Т ^ 4Не + п. Механизм генерации нейтронного излучения в камерах ПФ связан, во-первых, с термодинамическим нагревом плазмы в пинче до энергии порядка одного кэВ [23], а во-вторых, с формированием ионного пучка на этапе распада пинчевого образования с энергией порядка 100 кэВ и его последующим взаимодействием с неподвижными ионами дейтерия в пинче и вблизи области пинчевания - пучково-мишенный механизм генерации нейтронов [24]. В последнее время в литературе принято считать, что пучково-мишенный механизм вносит превалирующий вклад в интегральный выход нейтронов при срабатывании камеры ПФ [25]. Практически увеличение выхода нейтронов достигается за счет увеличения амплитуды разрядного тока и подбором давления для получения оптимального момента пинчевания ТПО. Кроме того, на нейтронный выход оказывают влияние особенности образования и движения ТПО, конструкция камер, материал электродов, характеристики конденсаторной батареи и т.д.

Под жестким РИ (ЖРИ) понимается рентгеновское излучение камеры ПФ с энергиями более 10 кэВ и менее 300 кэВ. Излучение таких энергий проходит через медные стенки камеры ПФ и может регистрироваться различными детекторами. Выход жесткого РИ YжРИ и длительность импульса жесткого РИ tжРИв камере ПФ также определяются в основном разрядным током и давлением рабочего газа, но механизм генерации жесткого РИ связан с формированием электронного пучка на этапе распада пинча и его последующим торможением на материале анода или специальных вставках на аноде [26]. Нужно отметить, что анодом всегда является внутренний электрод камеры ПФ, изменение полярности приводит к резкому снижению выхода ИИ за счет изменения динамики ускорения ТПО [27]. Мягкое РИ, генерируемое за счет нагрева плазмы пинча, полностью поглощается стенками катода камер ПФ (энергия до 10 кэВ), и требует организации специальных вакуумных выводов мягкого РИ. Автор считает, что для учебных целей рассмотрение мягкого РИ нецелесообразно ввиду технических трудностей и большого набора различных установок, также являющихся источниками мягкого РИ.

1.2 Скейлинговые зависимости параметров нейтронного и рентгеновского излучений от амплитуды разрядного тока генераторов

Требуемый выход нейтронного или рентгеновского излучения установок и генераторов с камерами ПФ определяется из практических задач или целей исследований. Однако, после определения требуемых параметров ИИ, встает вопрос связи параметров установки и камеры ПФ с требуемыми параметрами ИИ. К сожалению, на данном этапе понимания процессов в пинчах отсутствуют достоверные математические модели, способные количественно рассчитывать выход нейтронного или рентгеновского излучений в зависимости от параметров установки. Поэтому распространенным способом определения уровня выхода ИИ установок ПФ являются эмпирические скейлинговые зависимости выхода нейтронного или рентгеновского излучения от разрядного тока I, протекающего

через камеру ПФ. Протекающий через газ ток I зависит от электротехнических параметров установок: запасаемая энергия W, зарядное напряжение из, ёмкость конденсатора C, период разряда Т, индуктивность разрядной цепи L, амплитуда тока Imax, время особенности toc, ток в момент особенности Ioc и др. Часто в литературе не приводится значение тока в момент особенности Ioc, а даётся значение амплитуды тока Imax, и в таком случае либо указывается, что момент образования пинча происходит при пиковом токе (I=Ioc=Imax), либо приводятся данные из осциллограмм с наблюдаемым характерным падением напряжения в момент времени особенности toc.

а)

200

400 600 S00

амплитуда разрядного тока /, кА

1000

10000.0 п

100.0

О)

о

1.0

0.0

Yn VS Ipinch (higher line), Ynvs lpeah(lower line)

y = 1012x45

100

10000

Log I, I in kA

6)

Рисунок 1.2.1 - Скейлинговые зависимости Уы(1): а) на основе генераторов ВНИИА, б) на основе литературных данных

Скейлинговые зависимости Уы(1) показаны на рисунке 1.2.1 [28,29]. По ним видно, что для обеспечения уровня выхода нейтронов 105^106нейтр./имп. амплитуда тока I должна составлять 100^180 кА.

Экспериментальные скейлинговые зависимости в открытой литературе не приводятся, но для установок ВНИИА с камерами ПФ (генераторы + лабораторные установки) имеется скейлинговое соотношение Унхя(1) в относительных единицах - рисунок 1.2.2 [30]. В отличие от нейтронного излучения, жесткое РИ в камерах ПФ неизотропно и определяется диаграммой направленности [31], а также геометрией расположения рентгеновской мишени и окон для вывода жесткого РИ (если они есть). Разработка оптимальной конструкции камеры ПФ для генерации жесткого РИ в составе малогабаритного генератора является одной из задач данной работы. В целом для установок ПФ, работающих при токах 300^500 кА, уровень выхода ЖРИ составляет порядка десятком и сотен мкЗв. Поэтому при токах 100^200 кА ожидаемый уровень выхода нейтронов составит единицы и десятки мкЗв, что является удовлетворительным с точки зрения требования радиационной безопасности и при этом является достаточным для его достоверной регистрации измерительной аппаратурой (в частности, сцинтилляционными, термолюминисцентными, алмазными детекторами).

Рисунок 1.2.2 - Скейлинговые зависимости УЖРИ(1)

Параметры длительности импульса нейтронов и жесткого РИ также определяются эмпирически, однако они ещё менее контролируемы, чем параметры выхода ИИ. Опыт показывает, что для одной установки и камеры ПФ длительности импульсов не зависят ни от амплитуды разрядного тока, ни от давления рабочего газа. Однако известно, что для камер ПФ, работающих при амплитуде токов порядка 300 кА, значения tN ~ 20 нс, tжРИ ~ 5 нс [32]. Поэтому стоит ожидать, что для малогабаритного генератора длительности будут сравнимы с приведенными выше значениями, а их количественное определения также является одной из научных целей работы.

1.3 Субкилоджоульные установки ПФ. Выход и стабильность генерации нейтронного и рентгеновского излучений

В данном разделе проведен обзор субкилоджоульных установок ПФ, используемых в качестве источников импульсного нейтронного излучения. Запасаемая энергия установок, обеспечивающих выход порядка YN = (105^107) нейтр./имп. с энергией 2,5 МэВ, лежит в пределах 50^2500 Дж. Многие исследования показывают, что особенности конструкции камеры ПФ, материал электродов, а также добавляемые к рабочему газу примеси могут также сильно влиять на уровень выхода нейтронов и его стабильность. Кроме уровня нейтронного выхода в этом разделе особое внимание уделяется стабильности работы установок ПФ, которая определяется через стандартные отклонения нейтронного выхода от его среднего значения или СКО. В таблице 1.3.1 приведён сравнительный список различных установок ПФ с выходом нейтронов, близких к 105^107 нейтр./имп. Далее будут подробнее рассмотрены некоторые установки из таблицы 1 .3.1.

В установках PFI и PFII [33, 34] достигается максимальный выход 6,8 107 и 6 106 нейтр./имп. соответственно. При этом на первой установке максимальный ток составляет 135 кА, на второй - 190 кА. Такая разница в токах при запасаемых энергиях PFI - 1152 Дж, PFII - 580 Дж может быть объяснена тем, что на второй

установке индуктивность разрядной цепи намного ниже, чем на первой (76 нГн, 22 нГн). На данных установках проводятся эксперименты по использованию источника постоянного Р-излучения (28М63 активностью 0,2 мКи и 0,4 мКи) для предварительной ионизации газа в области изолятора в камере перед импульсом. Как показано авторами [33], это увеличивает выход нейтронов в обеих установках на 20^25%, и сделано предположение, что предварительная ионизация, вызванная Р-источником, приводит к улучшению азимутальной симметрии токоплазменной оболочки. Без Р-источника не менее чем по 10-ти срабатываниям установки PFI выход с учётом погрешности составляет (6,8±0,3)107нейтр./имп., а с предионизацией - (8,8±0,4)107нейтр./имп.

Выход нейтронов (5,1±0,8)-105 нейтр./имп., измеренный вдоль оси камеры, и (3,4±0,3)-105 нейтр./имп., измеренный под 90° от оси, имеет субкилоджоулевая установка PF-400J [35,36]. Относительное стандартное отклонение (ОСКО) в первом случае составляет 81% по 30 срабатываниям установки в одних и тех же условиях эксперимента, во втором - 75% по 63 срабатываниям (см. рисунок 1.3.1). В общую статистику не включены срабатывания, в которых не наблюдается одновременное появление нейтронного и жёсткого рентгеновского излучений, это примерно 10-20% срабатываний из общего числа выбранных для исследования испытаний. Максимальный выход на этой установке получен при 30 кВ и составляет в среднем (1,06±0,13)106 нейтр./имп. по 10 разрядам. Габаритные размеры установки (только конденсаторная батарея с камерой ПФ) составляют 0,25x0,25x0,5 м3 при приблизительном весе 50 кг.

С примерно такими же массогабаритными характеристиками установка PF-50J, имеющая одну из самых низких запасённых энергий среди малогабаритных установок, даёт следующие результаты по выходу нейтронов: 1,2104 нейтр./имп. в режиме с зарядным напряжением 25 кВ ^ = 50 Дж) и 3,6-104 нейтр./имп. в режиме с 29 кВ ^ = 67 Дж) [37, 38]. Амплитуда тока составляет в этих двух режимах 50±3 кА и 60±3 кА соответственно. Разброс значений Y по 10 срабатываниям в обоих режимах находится в диапазоне 42^44%.

Установка FMPF-1 имеет массу вдвое меньше, а электроды камеры здесь в отличие от большинства других установок с медными камерами выполнены из нержавеющей стали. Сталь используется по результатам прошлых исследований, в экспериментах которых достигалось повышение выхода и наблюдалась наименьшая эрозия материала [39]. При амплитуде тока 70 кА FMPF-1 запасает энергию в 200 Дж, что вчетверо выше, чем у предыдущей установки, и способна давать в среднем (1,00±0,27)-104 нейтр./имп. (результат по 20 срабатываниям).

(а> К . л . , . —юн* (Ь)

ЬАЛА- АД^^^д______ ---ЮНг

к Л - 9Нг

___ лА____,

г.........• ---8Нг

-Л ---7 Нг

-----

— • — 6Нг

----5Нг

- л ---4Нг

_ А . _ - ЗНг

---2Нг

1 Нг

V ----ЮНг

• 9Нг

лЛ' у-'АА-

■ А ---8Нг

/У^ ______/''.

---7Нг

гА ДА ---8нг А « у--

Г Л л г/ \Avn-w. ---5Нг

- V Л !УУ У1Л- А ---4Нг

-А л ---ЗНг

У У\л/'\А ... ' ■

Л ' /-Л , ; ' -\ / \Л\л „ ---2Нг Л л

Д. • 1 Нг

10 20 30 40

31"ю1 1ч]итЬег

10 20 30 40

вИо! МитЬег

Рисунок 1.3.1 - Нейтронный выход для каждого из 50 срабатываний при различных частотах повторения (1^10 Гц) для одного значения давления D2 (а) и

для увеличенного (Ь)

Третье поколение малогабаритной и маломощной установки FMPF-3 тех же разработчиков отличается от второго (FMPF-2) в основном в электротехнической части, где один искровой разрядник (тригатрон) заменён на четыре псевдоискровых разрядника - тиратроны (ТДИ1-150к/25), и предназначен для повторяющихся срабатываний с высокой частотой (до 10 Гц) [40]. В режиме одиночных срабатываний на FMPF-3 получают максимальный выход (1,5±0,2)-106 нейтр./имп. В отличие от первого поколения (FMPF-1) при том же количестве энергии на рассматриваемой установке при оптимальном выходе достигают пикового тока 90 кА за счёт пониженной индуктивности, как утверждают авторы. При переходе в частотный режим работы обнаруживается, что спустя примерно 30 срабатываний в девяти из десяти режимов (2^10 Гц) происходит деградация выхода

нейтронов (см. рисунок 1.3.1а). Авторы объясняют это тем, что работа установки в частотном режиме приводит к изменению времени особенности, значение которого было оптимальным для работы установки в режиме одиночных срабатываний при одном и том же давлении рабочего газа. А изменение времени особенности приводит к уходу от оптимального для FMPF-3 значения разрядного тока.

Ещё одна маломощная (125 Дж) компактная установка №пойэсш выдаёт в среднем 105 нейтр./имп. при рекордно низком для данного выхода значении амплитуды тока 62 кА [41]. Лишь 10% срабатываний превышает нейтронный фон в три раза, а 10% не зарегистрированы детекторами на этой установке, но импульсы наблюдались в осциллограммах, и только 30% срабатываний лежит в интервале (0,1^4,0)106 нейтр./имп. Установка создана так, что источником питания служит аккумуляторная батарея, и может применяться в полевых условиях (см. рисунок 1.3.2).

О

Рисунок 1.3.2 - Общий вид на установку №поАэсш Выход нейтронов порядка (3,3±0,5)-105 нейтр./имп. получен на более мощной установке ODAK-3K [42]. Данные по среднему выходу, указанные в таблице 1.3.1, соответствуют нескольким рабочим значениям давлениям.

С запасённой энергией 2,2 кДж на установке DPF-2.2 работают с двумя видами катода: цилиндрическим и «беличье колесо» [43]. Выход нейтронов получен соответственно: 8,1106 нейтр./имп. и 3,1 107 нейтр./имп. Относительное стандартное отклонение в первом случае составляет 55%, во втором - 48%. Исходя из этих данных, эксперименты в дальнейшем проводились только с катодом вида

«беличье колесо», максимальный выход с которым достигает 1,4 108 нейтр./имп. Авторы объясняют этот высокий уровень выхода за один импульс существенным вкладом в генерацию нейтронов механизма «пучок-мишень». Также в экспериментах наблюдаются более двух пиков нейтронного излучения в срабатываниях с двумя особенностями (см. рисунок 1.3.3).

9

Н .

• |

1.46 1.51 1.56 1.61 1.66 1.71 1.76 1.81 1 86 1 81 1.96

Рисунок 1.3.3 - Два высоких и два маленьких пика в сигнале с детектора нейтронного импульса (верхняя осциллограмма) для срабатывания с двумя наблюдаемыми особенностями (нижняя)

Установка SBUPF1 в согласованном режиме работы выдаёт в среднем (3,9±0,4)107 нейтр./имп., при этом диапазон разброса значений выхода нейтронов составил (2^8)107 нейтр./имп. В работе [44] согласованный режим достигается наиболее точным совпадением момента сжатия пинча с моментом достижения максимума тока. В экспериментах по калибровке нового детектора при тех же оптимальных условиях работы установки достигнуты следующие результаты: (3,7±1,7)107 нейтр./имп., полученный с испытуемого детектора, и (4,9±1,8)107 нейтр./имп., полученный с обычно используемого детектора [45].

В работе [46] проводят исследования на 2 кДж установке DPF. Одна из целей работ - определение оптимальной ширины полости в аноде, в результате которого максимальный выход составил (9,1±0,4)106 нейтр./имп. по 40 срабатываниям. Стандартное отклонение для установки в разных вариантах анода составило 30^45%, а при максимальном выходе - примерно 27%. Вторая цель заключалась в

исследовании функции распределения нейтронного выхода при одних и тех же условиях эксперимента. Для одного из вариантов конструкции анода провели 255 срабатываний, получив выход (6,10±0,16)106 нейтр./имп. со стандартным отклонением а = 2,6 106 нейтр./имп., что в относительной величине составляет 43%. Результаты, представленные на рисунке 1.3.4, показывают измеренный выход нейтронов от импульса к импульсу (верхний график), гистограмму распределения нейтронов на срабатывание и унимодальное распределение ^х) = ае[-(х-ц)2/(2а2)], наложенное на данные гистограммы (нижний график).

Рисунок 1.3.4 - Данные по нейтронному выходу (вверху), распределение выхода нейтронов по 255 срабатываниям и наложенная красная кривая, представляющая собой унимодальную функцию распределения, использующую среднее и стандартное отклонение (а) от исходных данных (внизу)

В статье [47] проводились исследования на своей установке ПФ по влиянию материала электродов на выход нейтронов. Из пяти вариантов материала (алюминий, титан, медь, нержавеющая сталь, сплав вольфрам-медь) алюминий больше всех подвергался эрозии, а меньше всех сплав вольфрама с медью. Но выход нейтронов меньше всего оказался с титановыми электродами 3 107

нейтр./имп., сплав же показал себя лучше всего с выходом 7,2107 нейтр./имп. Нержавеющая сталь - вторая по эффективности после сплава 5,4-107 нейтр./имп., с медью средний выход составил 5 107 нейтр./имп. Из своих предыдущих исследований с медными электродами авторы отмечают, что в плазме сразу после образования пинча может содержаться до 20^-40% атомарной меди, которая затем охлаждаясь осаждается на стенках, в том числе и на поверхности изолятора (несколько процентов от всей поверхности). В последующих экспериментах этот материал, осаждённый на изоляторе, попадал в плазму во время следующих срабатываний.

О 20 4« 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Plasma focus shol number

I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1

0 17 37 50 63 98 122 134 148 162 198 220 Number of day

Рисунок 1.3.5 - Изменение выхода нейтронов в зависимости от количества

выстрелов с днями

Электроды из нержавеющей стали имеет герметичная камера малогабаритной установки ПФ, работающей от аккумулятора и предназначенной для калибровки детекторов [48]. Вес установки, учитывающий камеру, конденсатор, блок зарядки и весь блок управления, составляет 23 кг. Поставив цель - сделать 200 срабатываний подряд без перекачки газа, примерно за 200 дней работы авторы получили для первых 50 выстрелов средний выход (3,8±1,7)104 нейтр./имп., затем началась деградация выхода, для следующих 100 - (1,9±0,8)-104 нейтр./имп. и 50 последних - (1080±30) нейтр./имп. (см. рисунок 1.3.5). По утверждениям авторов количество безнейтронных выходов составило менее 4%. После перекачки камеры наблюдалось такое же поведение нейтронного выхода.

Разброс в выходе нейтронов может быть вызван током плазмы и энергетическим распределением в пинче ПФ. Возможными причинами ухудшения выхода нейтронов после первых 50 выстрелов называют попадание примеси в плазму из-за испарения материалов электродов и накопления газа 3Не в камере.

С такой же амплитудой тока (85 кА) и с похожим по размерам камерой, но более мощная и тяжёлая установка описана в статье [49]. Данная установка подготавливалась для частотного режима работы. В одиночных срабатываниях средний выход нейтронов, рассчитанный из 10 лучших срабатываний установки, составляет (1,3±0,2)105 нейтр./имп. На рисунке 1.3.6 приведена фотография разрядного модуля установки.

Рисунок 1.3.6 - Фотография разрядного модуля установки [50]

Исследуются подобные установки и в России. В работе [50] проводились исследования и оптимизация эмиссионных характеристик субкилоджоулевого ПФ при работе как в режиме одиночных срабатываний, так и в частотном режиме. На первом этапе их работы оптимизировалась конструкция разрядной камеры на макете установки, в результате чего получен максимальный выход 8 106 нейтр./имп. при следующих параметрах: 2,7 мкФ, 20 кВ, 540 Дж, 112 нГн, 75 кА. Затем при переходе на высоковольтный частотный генератор ГИТ (32 кВ, 512 Дж, 82 кА), проведя модернизацию разрядной системы и небольшое изменение с

камерой, в частотном режиме работы 10 Гц получен средний выход 8,28 106 нейтр./имп. со стандартным отклонением 4,75106 нейтр./имп., 57% в относительных единицах - рисунок 1.3.7. При этом пакет импульсов состоял из 30 срабатываний, которые совершались за 3 с. Как утверждают авторы, только в 10% выстрелов нейтронный выход находился ниже среднеквадратичного разброса. И только в одном выстреле (3,3%) наблюдался практический отказ (0,45 ■ 106 нейтр./имп.). Кроме того, в исследованном диапазоне параметров (при длительности до 3 с) не наблюдается деградация нейтронного выхода в течение серии. При среднем выходе для всей серии 8,3 ■ 106 нейтр./имп., средний выход для 1, 2 и 3 с составил соответственно 8,8106, 6,8106 и 9,3106 нейтр./имп. Однако в работе [40] наблюдалась деградация как раз после 30 срабатываний.

импульса

Рисунок 1.3.7 - Гистограммы распределения нейтронного выхода по длительности пакета, полученные в двух сериях с частотой 10 Гц при одинаковых экспериментальных условиях (I = 82 кА, W = 512 Дж, р = 13 Торр D)

По сравнению с рассмотренными предыдущими работами не обнаружено также заметной зависимости величины нейтронного выхода как в среднем, так и в максимальном значении от частоты следования импульсов в диапазоне 0,5^10 Гц. Так, в серии из 12 выстрелов с частотой 0,5 Гц получен средний выход 9106 нейтр./имп. при зарядном напряжении 40 кВ (ток 94 кА), в то время как наибольшее значение среднего выхода при работе с частотой 10 Гц составило 9,4-106

нейтр./имп. в серии из 24 импульсов при зарядном напряжении 35 кВ (89 кА). Сравнимые величины получены и для максимального выхода: 2,2 107 нейтр./имп. при энергии разряда 612 Дж и токе 89 кА в разряде (в 10-герцовой серии) и 1,9 107 нейтр./имп. в режиме одиночного разряда на генераторе (800 Дж, 94 кА, интервал между импульсами 2 с). На рисунке 1.3.8 представлена фотография разрядного модуля с камерой ПФ.

Таблица 1.1. Сравнительная таблица субкилоджуольных и килоджульных установок ПФ

Установка W, с, и, Ь Imax, кА и, мкс Т/4, мкс нс Ук н./имп. ОСКО, % Габариты (ДхШхВ), м3 Масса, кг

РБ1 1152 Дж, 9 мкФ, 16 кВ, 76 нГн 135 1,5 1 20 (6,8±0,3)-107 (8,8±0,4)107 - -

РБП 580 Дж, 12,8 мкФ, 9,5 кВ, 22 нГн 190 - 0,8 50 6106 - -

РР-400.Т 320 Дж, 0,88 мкФ, 27 кВ, 38 нГн 127±6 - 0,33 25 (5,1±0,8)105 (3,4±0,3)105 81 75 0,25х 0,25х 0,5 50

РР-50.Т 50 (67) Дж, 0,16 мкФ, 25 (29) кВ, 38 нГн 50±3 (60±3) 0,2 (0,18) 0,14 20 1,2104 (50 Дж) 3,6 104 (67 Дж) 42 44 0,25х 0,25х 0,5 50

РМРБ-1 200 Дж, 2,4 мкФ, 12 кВ, 27±2 нГн 70 0,42 0,4 6.9±0.8 (1±0,27)104 - 0,2х0,2х0,5 25

БЫРР-З 200 Дж, 2,4 мкФ, 13 кВ, 34±2 нГн 90 0,52±0,01 0,458 50±4 33±3 (1,5±0,2)106 - -

МаиоЮсш 125 Дж, 1,1 мкФ, 16 кВ, 58,7 нГн 62 0,45 0,35 50 (0,1 ^4)106 - -

ОБАК-3К 1470 Дж, 15 мкФ, 14 кВ, 1280 нГн 39 4,5 3,8 - (3,3±0,5)105 - -

DPF-2.2 2200 Дж, 14 мкФ, 18 кВ, 67 нГн 230 1,6-1,1 1,6 50^53 3,1107 8,1106 48 55 В: 0,4 м Ш: 0,47 м

SBUPF1 2480 Дж, 8,6 мкФ, 24 кВ, 190 нГн 115 2,4 2,4 30 (3,9±0,4>107 (3,71±1,71)107 (4,88±1,85)107 - -

2kJ DPF 2000 Дж, 3,2 мкФ, 36 кВ, 38±2 нГн 250±11 0,6 0,50±0,18 - (9,1±0,4)106 (6,10±0,16)106 30-45 -

Rout PF 2000 Дж, 28 мкФ, 12 кВ, 100 нГн 200 - 2,6 50^150 (3 ^ 7,2)^107 - -

Sealed-type PF 200 Дж, 4 мкФ, 10 кВ, 46 нГн 83 0,615 0,615 24±5 (3,8±1,7)104 (1,9±0,8)104 (1080±30) - В: 0,29 м 23

PF (Безназвания) 500 Дж, 10 мкФ, 10 кВ, > 56 нГн 85 - 1,65 22±5 (1,3±0,2)105 - 0.24Х 0,34х (>0,5) > 60

ПФ 540 (512) Дж, 2,7 (1) мкФ, 20 (32) кВ , 112 нГн 15 (82) 1,2 0,1-0,9 10 8,28106 51 -

Сравнительный анализ субкилоджоульных установок ПФ, использующихся как источники жесткого РИ, провести несколько сложнее. Поскольку жесткое РИ используется для изучения радиационной стойкости материалов и облучения различных образцов в исследовательских целях, то на установках ПФ стараются получить максимальный выход УЖрИ. Это приводит к увеличению запасаемой энергии установок до десятков килоджоулей и разрядным токам в 300 кА и более. Однако из работы [30] известно, что стабильность генерации жесткого РИ значительно хуже, чем стабильность генерации нейтронов в пинче камер ПФ. Поэтому для субкилоджоульной установки предварительно следует ожидать стабильность УЖРИ на уровне ОСКО 100% и более. Данный вопрос будет изучен в рамках работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лавренин Виктор Анатольевич, 2023 год

Список литературы

1. Haines M.G. A review of the dense Z-pinch // Plasma Phys. Control. Fusion. 2011. V. 53. № 9. 093001. P. 168.

2. Пикуз С. А., Шелковенко Т. А., Хаммер Д. А. Ч-пинч. Часть I / Физика плазмы. 2015. Том 41. № 4. С. 319-373. doi: 10.7868/S0367292115040058.

3. Auluck, S.; Kubes, P.; Paduch, M.; Sadowski, M.J.; Krauz, V.I.; Lee, S.; Soto, L.; Scholz, M.; Miklaszewski, R.; Schmidt, H.; et al. Update on the Scientific Status of the Plasma Focus. Plasma 2021, 4, 450-669. https://doi.org/10.3390/ plasma4030033.

4. Долгов А.Н. Дис. д.ф.м.н. М.: НИЯУ МИФИ, 2005.

5. Scholz M. Plasma-focus and controlled nuclear fusion. - Krakow: Institute of Nuclear Physics PAN, 2014.

6. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Сер. Б. Т. IX-3. Радиационная плазмодинамика / Отв. ред. В.А. Грибков. М.: Янус-К, 2007.

7. Smith J.R., Luo C.M., Rhee M.J., Schneider R.F. // Inter. Workshop on Plasma Focus Research, Stuttgart, 1983.

8. Bogolyubov E.P., Bochkov V.D., Veretennikov V.A. et al. A powerful soft x-ray source for x-ray lithography based on plasma focusing. — Physica Scripta, 1998, vol. 5—7, p. 488—494.

9. Hussain S., Zakaullah M., Ali S. et al. X-ray enhancement from a plasma focus by inserting lead at the anode tip. — Physics Letters A, 2003, vol. 319, p. 181—187, doi 10.1016/j.physleta.2003.10.017.

10. Yurkov D.I., Dulatov A.K., Lemeshko B.D., Golikov A.V., Andreev D.A., Mikhailov Yu.V., Prokuratov I.A., Selifanov A.N. // Journal of Physics: Conference Series. 2015. V. 653.

11. Fomenkov I.V., Bowering N., Retting C., et. al. EUV discharge light source based on a dense plasma focus operated with positive and negative polarity // Journal of Physics D Applied Physics Vol. 37 № 23. doi: 10.1088/0022-3727/37-23-007.

12. R. S. Rawat High-Energy-Density Pinch Plasma: A Unique Nonconventional Tool for Plasma Nanotechnology EEE Transactions on Plasma Science, Vol. 41, No. 4, 2013. doi: 10.1109/TPS.2012.2228009.

13. Polukhin S.N., Gurei A.E., Nikulin V.Y., Peregudova E.N., Silin P.V. Studying how plasma jets are generated in a plasma focus. plasma physics reports. vol. 46. №2 2. P. 127-137. doi: 10.1134/s1063780x20020087.

14. Tarifeno-Saldivia A., Soto L. // J. Physics: Conf. Ser. 2014. V. 511. P. 3. doi: 10.1088/1742-6596/511/1/012029.

15. Завьялов Н.В., Маслов В.В., Румянцев В.Г., Дроздов И.Ю., Ершов Д.А., Коркин Д.С., Млодцев Д.А., Смердов В.И., Фалин А.П., Юхимчук А.А. // Физика плазмы. 2013. Т. 39. С. 368. doi 10.7868/S0367292112120074.

16. Soto L., Pavez C., Moreno J., Pedreros J., Altamirano L. // J. Physics: Conf. Series. 2014. V. 511. P. 1. doi 10.1088/1742-6596/511/1/012032

17. www.vniia.ru/production/neitronnie-generatory/neytronnye-generatory.php

18. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009 Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523-09.

19. Физика и техника мощных импульсных систем / под. ред. Е.П. Велихова. М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 352.

20. Mather J.,Williams A. Image converter observations of the development of the dense plasma focus discharge // «Phis. Fluits», 1966, Vol 9, №10, p.p. 2080-2082.

21. Filippov N.V., Filippova T.I., Karakin M.A. et al. Filippov type plasma focus as intense source of hard x-rays (Ex ~ 50 keV). // IEEE Transactions on Plasma Science, 1996, vol. 24, № 4, p. 1215 - 1220.

22. Макеев Н.Г., Румянцев В.Г., Черемухин Г.Н. Физика и техника импульсных источников ионизирующих излучений для исследования быстропротекающих процессов. / Под ред. Макеева Н.Г. Саров: РФЯЦ ВНИИЭФ, 1996. С. 281.

23. Appelbe B., Chittenden J. // AIP Conf. Proc. 2014. V. 1639. № 9. doi: 10.1063/1.4904765

24. Кирьянов Г.И. Генераторы быстрых нейтронов. М.: Энергоатомиздат,

1990.

25. Lee S., Saw S.H. From beam-target to thermonuclear fusion in the dense plasma focus pinch: energy throughput scaling // University of York, 2017.

26. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Сер. Б. Т. IX-2. Высокоэнергичная плазмодинамика / Отв. ред. А.С. Кингсеп .М.: Янус-К, 2007.

27. Плазменные ускорители, под. ред. Л.А. Арцимовича. М.: Машиностроение, 1973.

28. Ю.В. Михайлов, Б.Д. Лемешко, И.А. Прокуратов Экспериментальные зависимости выхода нейтронного излучения камер плазменного фокуса от разрядного тока для дейтериевого и дейтерий-тритиевого наполнений // Физика плазмы. 2019. Том 45. № 4. С. 323-334. doi: 10.1134/S036729213503007X.

29. S.H. Saw, S. Lee Scaling Laws for Plasma Focus Machines from Numerical Experiments // Energy and Power Engineering, 2010, 65-72 doi: 10.4236/epe.2010.21010.

30. Дулатов А.К., Лемешко Б.Д., Михайлов Ю.В., Прокуратов И.А., Селифанов А.Н. // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2016. Т. 39. № 3. С. 66-72. doi: 10.21517/0202-3822-2016-39-3-66-72.

31. Жуковский, М.Е. Моделирование генерации тормозного излучения электронным пучком ускорителя / М.Е. Жуковский, М.Б. Марков, С.В. Подоляко, Р.В. Усков. // Mathematica Montisnigri. - 2014. - Vol. 29. - P. 38-58.

32. А.К. Дулатов, Б.Д. Лемешко, Ю.В. Михайлов, И.А. Прокуратов, А.Н. Селифанов Генерация жесткого рентгеновского излучения электронным пучком в установках плазменного фокуса // Физика плазмы. 2014. Том 40. № 11. С. 10161024. doi: 10.7868/S0367292114100035.

33. Zakaullah M et al., // Plasma Sources Sci. Technol. 2003 V. 12. P. 443-448.

34. Beg M.M. et al., // Physics Letters A. 1994. V. 186. P. 335-338.

35. José Moreno et al., // Plasma Phys. Control. Fusion. 2015. V. 57. 035008.

36. Patricio Silva et al., // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 83. № 3269.

37. Soto L. et al., // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. 205215.

38. Soto L. et al., // AIP Conference Proceedings. 2008. V. 996, № 72.

39. Rishi Verma et al., // Plasma Sources Sci. Technol. 2008. V. 17. 045020.

40. Rishi Verma et al., // J Fusion Energ. 2013. V. 32. P. 2-10.

41. Milanese M. et al., // Eur. Phys. J. D. 2003. V. 27. P. 77-81.

42. Akgün Y. et al., // Plasma Devices and Operations. 2009. V. 17. № 4. P. 293300.

43. Wang Xinxin et al., // Science in China (Series E). 1999. V. 42. № 1.

44. Rajabi S. and Abbasi F. // Rev. Sci. Instrum. 2010. V. 81. 073301.

45. Shirani B. and Abbasi F. // Brazilian Journal of Physics. 2010. V. 40. № 2.

46. Shaw B. H. et al., // Journal of Applied Physics. 2018. V. 124. 233301.

47. Rout R. K. et al., // Ann. nucl. Energy. 1991. V. 18. № 6. P. 357-358.

48. Ram Niranjan et al., // Review of Scientific Instruments. 2011. V. 82. 026104.

49. Ram Niranjan et al., // Indian Journal of Pure & Applied Physics. 2012. V. 50. P. 785-788.

50. Виноградов В.П. и др. // Физика Плазмы. 2014. Т. 40. № 2. С. 172-186.

51. Нейтронные генераторы для научных исследований [Электронный ресурс]. URL: http://www.vniia.ru/production/neitronnie-generatory/nauchnie-issledovaniya

52. Lemeshko B.D., Mikhailov Yu.V., Prokuratov I.A., Dulatov A.K., Selifanov A.N., Fatiev T.S., Andreev V.G. Lifetime and shelf life of sealed tritium-filled plasma focus chambers with gas generator // Matter and Radiation at Extremes. 2017. P. 1-6.

53. Андреев Д.А., Дулатов А.К., Лемешко Б.Д., Юрков Д.И. Импульсные нейтронные генераторы ВНИИА на основе камер плазменного фокуса // Международная научно-техническая конференция «Портативные генераторы нейтронов и технологии на их основе». 2012. ФГУП «ВНИИА».

54. Lemeshko B.D., Mikhailov Yu.V., Prokuratov I.A., Dulatov A.K. Pulsed neutron sources on plasma focus chambers // The 14th International Symposium on Fusion Nuclear Technology - ISFNT14. Book of Abstracts. 2019. Wigner. Budapest, Hugrary.

55. Aghamir F.M., Behbahani R.A. // J. Appl. Phys. 2011. 109. 043301.

56. Вихрев В.В., Мироненко_Маренков А.Д., Юрков Д.И., Лемешко Б.Д., Дулатов А.К., Селифанов А.Н. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011616791. 2011.

57. Официальный сайт ООО «РТГ-2» www. rustechgroup. ru

58. Voitenko N.V., Yudin A., Kuznetsova N.S., Bochkov V. Experience of Pseudospark Switch Operation in Pulse Power Applications // Journal of Physics Conference Series. 2015. Vol. 652. № 1. doi: 10.1088/1742-6595/652/1/012059.

59. Патент на полезную модель Малогабаритный импульсный источник проникающего излучения / Боголюбов Е.П., Голиков А.В., Дулатов А.К., Лемешко Б.Д., Рыжков В.И., Юрков Д.И. и др. №63631.Опубл. 27.05.2007.

60. Малоиндуктивный импульсный высоковольтный конденатор КПИМК. Паспорт. ООО «РТГ-2».

61. Тиратрон ТДИ1-150к/50СН. Паспорт. ООО «Импульсные технологии»

62. Разин Г.И., Щелкин А.П. Бесконтактное измерение электрических токов / М.: Атомиздат. 1974. С. 114.

63. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники / М.: Высшая школа. 1973.

64. Патент на полезную модель № 141449 Плазменный источник проникающего излучения / Д.А. Андреев, А.К. Дулатов, Б.Д. Лемешко, Ю.В. Михайлов, И.А. Прокуратов, А.Н. Селифанов // заявка №2014108096 от 04.03.2014.

65. Прибор измерения выхода нейтронов «ФЕНИКС». Руководство по эксплуатации ТПИВН61РЭ. ФГУП «ВНИИА».

66. P. Kubes, M. Paduch, M.J. Sadowski, J. Chikhardt et.al. Influence of an external additional magnetic field on the formation of a plasma column in a dense plasma focus // Physics of Plasmas. 2019. Vol. 26. № 102701. doi: 10.1063/1.5094568.

67. Е.П. Боголюбов, В.И. Рыжков, В.А. Самарин, Ю.П. Иванов, Б.Д. Лемешко, П.П. Сидоров Изучение работы электрчиеской схемы нейтронного генератора с целью оптимизации начальной стадии развития разряда в камере плазменного фокуса для повышения стабильности её работы и увеличения выхода нейтронов / Отчет №Т54-05/02-2002, ВНИИА.

68. А.В. Голиков, А.К. Дулатов, Б.Д. Лемешко, Д.И. Юрков и др. Исследования процессов в камерах ПФ при добавлении примесей инертных газов/ Вопросы атомной науки и техники, серия: ядерное приборостроение выпуск 1(26). - М. - 2009. - с. 104-109.

69. Универсальный дозиметр ДКС-101. Паспорт. ООО НПП «Доза».

70. Сторм Э., Исраэль Х. Сечения взаимодействия гамма-излучения (для энергий 0.001-100 МэВ и элементов с 1 по 100). Справочник, перевод с англ. М.: Атомиздат, 1973. С. 86.

71. Raspa V., Moreno C., Sigaut L., Clausse A. Hard x-ray spectrum emitted by a plasma focus optimized for flash radiography // Physica Scripta. 2008. Vol. T131. № 014034. doi: 10.1088/0031-8949/2008/T131/014034.

72. Gullickson, R.L. X-ray analysis for electron beam enhancement in the plasma focus device / R.L. Gullickson, R.H. Barlett. // Lawrence Livermore Laboratory, Livermore. - 1974.

73. Детектор сцинтилляционный. Руководство по эксплуатации ССДИ8М-1РЭ. ФГУП «ВНИИА».

74. Детектор сцинтилляционный. Руководство по эксплуатации ССДИ38РЭ. ФГУП «ВНИИА».

75. Баско М.М. Физические основы инерциального термоядерного синтеза / М.: ИТЭФ. 2006.

76. Черняев А.П., Белоусов А.В., Лыкова Е.Н. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом / М.: МГУ. 2019.

77. Патент 214548 РФ U1 214 548. Газоразрядная камера плазменного фокуса / Д.А. Андреев, А.В. Голиков, А.К. Дулатов, В.А. Лавренин, Б.Д. Лемешко, Ю.В. Михайлов, И.А. Прокуратов, А.Н. Селифанов, Д.И. Юрков (Россия) -№ 2022122904, Заявлено 26.08.2022, Опубликовано 03.11.2022, Бюл. № 31. 78. Коган, Я.Д. Константы взаимодействия металлов с газами / Я.Д. Коган, Б.А. Колачев, Ю.В. Левинский Ю.В. -М.:Металлургия,1987.

79. Газопоглотители ГПТ-1. ТЖИУ.433442.003ТУ. ФГУП «ВНИИА».

80. Газопоглотители - Каталог, ЦНИИ «Электроника», Москва, 1975.

81. Д.И. Юрков, В.А. Лавренин, Б.Д. Лемешко, Ю.В. Михайлов, И.А. Прокуратов, А.К. Дулатов Генератор газа на основе пористого титана в составе отпаянных камер плазменного фокуса // Приборы и техника эксперимента. 2021. № 6. С. 47-52. doi: 10.31857/S0032816221060124.

82. Д.И. Юрков, В.А. Лавренин, Б.Д. Лемешко, Ю.В. Михайлов, И.А. Прокуратов, А.К. Дулатов Сохраняемость камер плазменного фокуса с дейтерий-тритиевым заполнением // Успехи прикладной физики. 2022. Т. 9. № 4. doi: 10.51368/2307-4469-2021-9-4-347-358.

83. Измеритель нейтронного потока автоматизированный ИНПА. ТЖИУ.418144Р.001РЭ. ФГУП «ВНИИА».

84. Стенд для откачки и насыщения камер ПФ ТС1858ПС. Паспорт. ФГУП «ВНИИА».

85. Usenko, P. L.; Gaganov, V. V. (2016). The inverse skin effect in the Z-pinch and plasma focus. Plasma Physics Reports, 42(8), 779-791. doi:10.1134/S1063780X16080109.

86. Д.И. Юрков, В.А. Лавренин, Б.Д. Лемешко, А.Н. Селифанов, А.К. Дулатов. Верификация расчетной модели движения токоплазменной оболочки в камерах плазменного фокуса // Вестник национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2022, т. 11, №3, С. 260-265.

87. Д.И. Юрков, В.А. Лавренин, Б.Д. Лемешко, Ю.В. Михайлов, И.А. Прокуратов. Импульсы нейтронного и жесткого рентгеновского излучения камеры плазменного фокуса при разрядных токах 100-200 кА. Вестник национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», 2022, т. 11. № 4, С. 296-314.

88. D.I. Yurkov, V.A. Lavrenin, B.D. Lemeshko, Y.V. Mikhailov, I.A. Prokuratov. Operation of Plasma Focus Chamber as a Part of a Subkilojoule Pulsed Neutron Generator // Plasma Physics Reports, 2023, 49(6), pp. 816-820.