Немытов П.И. Системы питания и управления серии высоковольтных промышленных ускорителей электронов с мощностью выведенного пучка сотни киловатт

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук: 01.04.20 – физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника. — Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН. — Новосибирск, 2010. — 30 с.Научный консультант: доктор технических наук Куксанов Н.К.Цель диссертации
Разработка методов расчета надежных источников питания (преобразователей частоты) для мощных высоковольтных ускорителей электронов трансформаторного типа, исходя из геометрических размеров ускорителя и принятых величин максимальной энергии тока электронного пучка.
Разработка методов и способов стабилизации основных параметров выпущенного электронного пучка (энергия, ток).
Разработка надежных и эффективных методов выпуска мощного электронного пучка в атмосферу через титановую фольгу.
Разработка программного обеспечения, позволяющего легко встроить ускоритель в любую технологическую линию для радиационной обработки широкого класса изделий.
Разработка программных и аппаратных методов непрерывной диагностики исправности высоковольтного выпрямителя и организации системы блокировок, обеспечивающих надежность ускорителя и безопасность обслуживающего персонала.
Научная новизна
Исследованы и разработаны способы расчета преобразователей частоты для питания мощных каскадных генераторов с индуктивной связью для питания промышленных высоковольтных ускорителей электронов. Показано, как, зная размеры ускорителя и требуемые максимальные параметры (энергия и ток электронного пучка) определить основные конструктивные параметры преобразователя.
Приведен метод расчета величины пульсаций напряжения высоко-вольтного выпрямителя, что очень важно для создания различных систем облучения, обрабатываемой продукции и оптимального использования площади окна выпускного устройства.
Обоснованы методы и способы стабилизации основных параметров выпущенного в атмосферу электронного пучка. Предложена и реализована конструкция малогабаритного роторного вольтметра для измерения напряжения высоковольтного выпрямителя в диапазоне напряжений от 0.1 до 2.5 МэВ и более.
Предложен и реализован способ автоматической центровки растра и его визуализации в окне выпускного устройства. Данный способ не имеет аналогов в мире. На основе данного метода реализован выпуск пучка в атмосферу с поворотом пучка на 90°. Это позволило исключить влияние остаточного намагничения в железе поворотного магнита и его гистерезиса на траекторию пучка в поворотном устройстве.
Исследованы способы организации выпуска пучка через два параллельно расположенных выпускных окон. Данные методы успешно использованы также в системе 4-стороннего облучения кабельных или трубчатых изделий.
Разработана конструкция и схемная реализация оригинальной микропроцессорной многоканальной специализированной управляющей станции. Для этой станции разработано программное обеспечение, которое совместно со станцией может быть использовано и для других применений.
Практическая ценность
Данные разработки способствовали поставке более чем 100 промышленных ускорителей электронов в Японию, Польшу, Германию, Китай, Южную Корею, Индию, Малайзию, Сингапур, Турцию. Несколько ускорителей также были поставлены для российских компаний.
Разработки, исследования и предложения автора были использованы при повышении мощности ускорителей типа ЭЛВ до 100 – 500 киловатт.