Разработка научно-технических основ и создание мощных импульсных электронных ускорителей с водяной изоляцией
До 1960-х годов для изоляции высоковольтных устройств в основном использовалось трансформаторное масло. Однако этот подход перестал удовлетворять новые потребности в создании импульсных генераторов тераваттной мощности. В 1963 г. акад. Г. И. Будкер предложил использовать в качестве высоковольтного изолятора воду. Ее большая диэлектрическая проницаемость обеспечивала значительное увеличение энергозапаса установок, но сравнительно высокая проводимость делала импульсный режим зарядки единственно возможным. Потребовались значительные усилия, чтобы показать, что в субмикросекундном диапазоне электрическая прочность воды увеличивается, вода при пробое не теряет своих свойств и существуют доступные методы снижения ее проводимости.
В 1965-1966 гг. был создан импульсный генератор с водяной изоляцией с мощностью, на два порядка превышавшей мощность существующих масло- и газоизолированных устройств. В 1969 г. был создан первый в мире импульсный ускоритель электронов на энергию 3 МэВ с мощностью 0.4 ТВт.
Последующие исследования были направлены на увеличение мощности импульсных генераторов, уменьшение их габаритов. Важнейшей задачей стало создание сильноточных коммутаторов, обеспечивающих подключение водяных линий к нагрузке. Под руководством д.т.н. Б. М. Ковальчука были разработаны управляемые искровые газовые разрядники на напряжение до 2 МВ и ток до 300 кА, предназначенные для работы в водяной среде и обладающие наносекундной точностью включения.
Мощности современных генераторов на основе накопителей с водяной изоляцией (в ряду которых АНГАРА-5-1 (ТРИНИТИ), МИГ (ИСЭ СО РАН), Z (SNL, США)) лежат в мультитераваттном диапазоне. Они применяются для исследований по инерциальному термоядерному синтезу, исследований вещества в условиях экстремально высоких энерговкладов, генерации сверхмощных импульсов рентгеновского и гамма-излучения.
Сильноточный газовый разрядник и стенд для испытания разрядников в ИСЭ СО АН СССР
Генератор АНГАРА-5-1
АВТОРЫ:
В. А. Балакин, старший инженер; К. Ф. Зеленский, с.н.с., к.т.н.; В. М. Лагунов, с.н.с., к.ф.-м.н.; В. М. Федоров, с.н.с., к.ф.-м.н. (Институт ядерной физики СО АН СССР), М. В. Бабыкин, нач. лаборатории, к.ф.-м.н.; Л. И. Рудаков, нач. отдела, д.ф.-м.н.; В. П. Смирнов, нач. отдела, к.ф.-м.н. (Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова), О. А. Гусев, зам. директора, к.т.н.; О. П. Печерский, нач. отлела, к.т.н. (НИИ электрофизической аппаратуры им. Д. В. Ефремова); Б.М. Ковальчук, зав. отделом, д.т.н. (Институт сильноточной электроники СО АН СССР); А. А. Коломенский, зав. лабораторией, д.ф.-м.н.; Б. Н. Яблоков, с.н.с., к.ф.-м.н. (Физический институт им. П. Н. Лебедева АН СССР)
