Générateur d'impulsions à électrons 3 MeV, 80 000 A, 50 ns

HAL Id: jpa-00243213

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00243213

Submitted on 1 Jan 1969

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Générateur d’impulsions à électrons 3 MeV, 80 000 A, 50 ns

J. Buchet, J.-P. Freytag

To cite this version:

J. Buchet, J.-P. Freytag. Générateur d’impulsions à électrons 3 MeV, 80 000 A, 50 ns. Re- vue de Physique Appliquée, Société française de physique / EDP, 1969, 4 (2), pp.191-192.

�10.1051/rphysap:0196900402019100�. �jpa-00243213�

191.

GÉNÉRATEUR D’IMPULSIONS A ÉLECTRONS 3 MeV, ^{80 000} A, ^{50 ns}

J. ^{BUCHET et} J.-P. FREYTAG

*C.E.A., ^**C.S.F.

Résumé. - On décrit un générateur qui permet d’obtenir des courants très intenses

(80 ⁰⁰⁰ A) pendant ^des temps ^{très courts} (5 ^{x 10-8} s). L’émission des électrons se fait par ^effet de champ. ^{Le faisceau} d’électrons donne, par ralentissement dans un matériau à numéro ato-

mique élevé, des rayons ^{X avec} des vitesses de dose de 108 R.s-1 à 1 ^{m en} avant de la cible.

Le générateur comprend quatre parties principales : 1 alimentation de charge ^continue

200 kV, ¹ multiplicateur de tension réalisé à partir d’un banc de condensateurs de 135 kJ,

1 circuit résonnant et de mise en forme, 1 tube à électrons.

Abstract.

The description ^{of a} generator designed ^to yield very high ^currents (short pulses ^{5 x 10-8 s} 80,000 A) ^is given. The electrons are produced by ^a field-emission device.

The electron beam, slowed down through ^a high atomic number material, generates ^X rays at dose rates of 108 R.s-1, ^{at a} distance of 1 m from the target.

The generator consists of four principal parts : ^one 200 kV D.C. supply unit, ^one voltage multiplier ^made up ^of 135 kJ condensers, ^one wave-shaping ^tuned circuit, ^one electron tube.

REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUÉE ^TOME 4, Jrlx 1969,

1. Introduction.

Les problèmes posés par la réali-

sation, ^en France, ^de générateurs pulsés de rayons X

ou d’électrons de forte puissance ^{ont été étudiés en nos}

laboratoires au cours des derniers mois. Ces études se sont concrétisées _par la mise en fabrication d’un géné-

rateur ayant ^les caractéristiques suivantes : i) ^tension

d’accélération 3 MV; ii) ^{courant 80 000} A; iii) ^durée

de l’impulsion ^{5 X 10-8 s.}

II. Description ^du générateur.

Les caractéris-

tiques ^que nous nous proposons d’atteindre sont les suivantes : tension d’accélération des électrons 3 MV;

courant 80 000 A; ^{durée de} l’impulsion ^{50 X 10-9 s.}

La figure ^{1 montre que l’on peut} séparer ^le générateur

en plusieurs parties.

.

FIG. 1.

La double ligne ^coaxiale présente l’avantage ^de

fournir sur le tube une impulsion ^{de tension} égale ^{à la}

tension de charge ^{de cette} ligne. ^Un chargeur ^{de 3 MV}

est donc suffisant alors qu’une ligne simple nécessiterait 6 MV. Elle est chargée ^en impulsion par ^un multipli-

cateur de tension (du type Marx) qui délivre 3 MV par la mise ^en série de 15 étages ^de condensateurs

préalablement chargés ^en parallèle ^à 200 kV. Les condensateurs sont mis en série par la mise ^{en court-} circuit d’éclateur de liaison inter-étages. Un éclateur

auto-amorcé sur le maximum de tension génère ^l’im- pulsion ^{de 50 X 10-9 s que l’on récupère sur le tube.}

Le tube est du type démontable et pompé ^{à anode} plane.

Une structure multicouche, ^{isolant et} conducteur, permet ^{de définir} correctement les équipotentielles ^et

assure une bonne répartition ^des contraintes au moment

de la décharge. ^{La cathode} fonctionne suivant le processus d’émission de champ. ^L’anode plane ^est

une fenêtre en titane perméable ^aux électrons. Une cible en tungstène placée ^à l’extérieur de l’enceinte émet des rayons X par bremsstrahlung. La cadence de fonctionnement est de 1 impulsion ^{toutes les 10 mn.}

La dose nominale de 5 R par impulsion ^{à 1 m en avant}

de la cible a été atteinte.

FIG. 2.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/rphysap:0196900402019100

192

L’isolant d’ensemble est de l’huile minérale, qui ^est également ^{utilisée comme} diélectrique ^{dans la} ligne

coaxiale.

Les cotes d’encombrement du générateur ^{sont :} longueur 12,50 m; largeur 3,50 m; hauteur 2,80 ^m.

La figure ^{2 montre le} multiplicateur ^{de tension}

réalisé à partir d’un banc de condensateur de 135 kJ.

III. Conclusion.

La mise en exploitation ^{de ce} générateur ^est prévue pour octobre 1968. Les essais

électriques ^sont actuellement en cours. Parallèlement

au montage, les moyens de ^{mesures et} de dosimétrie

sont développés. ^De nombreuses applications ^sont pos- sibles dans les domaines de la physique ^{du solide ou}

de la radiographie.

BIBLIOGRAPHIE

[1] I.E.E.E. Nucl. Sci., 1967, 14, ^n° 3, ^{Particle Confe-}

rence Accelerator, ^1967.

[2] ^LINK (W. T.), électron beams from 1011-1012 watts

pulsed accelerators.

[3] ^GRAYBILL (S. E.) ^{et NABLO} (S. V.), ^The generation

and diagnosis ^of pulsed relativistic electron beam above 1010 watts.

[4] CHARBONNIER (F. M.), ^BARBOUR (J. P.), ^BREWS-

TER (S. L,.), ^DYKE (W. P.) ^et GRUNDHAUSER (F. J.), Intense, nanosecond electron beams.

ASPECTS EXPÉRIMENTAUX DU COUPLAGE

D’UN ACCÉLÉRATEUR LINÉAIRE D’ÉLECTRONS

AVEC UN RÉACTEUR PULSÉ

G. FRAYSSE,

Service de Physique Neutronique Expérimentale, ^CCR Euratom, Ispra (Varèse), ^Italie.

Résumé. 2014 Le couplage ^d’un accélérateur linéaire d’électrons et d’un réacteur pulsé ^permet

de réduire la durée de l’impulsion neutronique ^{de ce dernier. Les} problèmes posés nécessitent l’introduction de ^nouveaux concepts : accélérateur linéaire à ondes stationnaires à haute inten- sité de crête, ^{canon à électrons de} grande dimension, ^{cible à densité de} puissance élevée, système

de transport du faisceau achromatique, ^etc.

Abstract.

The coupling ^{of an} electron linac with ^a pulsed ^{reactor allows of} shortening

the reactor pulse ^{duration. The} problems ^{involved make} it necessary ^to bring ^{in new} concepts : high peak intensity standing ^{wave linac,} large dimension electron gun, high power density target, achromatic beam handling system, ^etc.

REVUE DE PHYSIQUE APPLIQUÉE ^{TOME 4,} JUIN 1969,

L’intérêt des réacteurs pulsés ^en physique ^{de l’état}

condensé a été amplement ^{démontré dans les} colloques

tenus ces dernières années [1, 2]. ^{Il a été} également

montré que l’adjonction ^d’un accélérateur linéaire d’électrons (linac) ^{à un réacteur} pulsé permettait ^d’en

augmenter notablement le champ d’utilisation, ^en particulier ^en physique ^{nucléaire de basse} énergie :

étude de la fission [3]. Ceci résulte du raccourcissement de l’impulsion neutronique du réacteur fonctionnant alors en booster à réactivité modulée (A.P.R.).

La figure ¹ [4] ^se rapporte ^{au cas du} projet ^{de réac-}

teur Sora dans sa version 1 MW à 239PU. Le faisceau de l’accélérateur doit alors transporter ^une puissance

moyenne inversement proportionnelle ^au coefficient de multiplication ^{A. Des} considérations diverses ont fait choisir, ^{à titre} d’exemple, ^{dans une} première phase estimative, ^un coefficient A

350, ^ce qui correspond ( fig.1 ) ^{à une} largeur ^de l’impulsion du réacteur 0

_{6 {jLS}

et à une largeur ^de l’impulsion d’électrons 1

0,5 pLs.

Dans ces conditions, ^{avec une cible à} 239PU@ ^la puis-