Сильноточные бетатроны

Сильноточные бетатроны - ускорители заряженных частиц, которые используют для высокопроизводительного контроля качества изделий большой толщины, а импульсные установки применяют для дефектоскопии движущихся объектов и съемки быстропротекающих процессов. Например, при просвечивании стальных изделий толщиной 200 и 510 мм тормозным излучением сильноточного бетатрона время просвечивания составило 3 с и 40 мин соответственно. В Томском политехническом университете разработка сильноточных бетатронов проводилась в НИИ интроскопии.

Сильноточные бетатроны, изготовленные в ТПИ

Перед учеными Томского политехнического института была поставлена задача увеличения тока ускоренных электронов в несколько раз по сравнению с обычными бетатронами, хотя даже увеличение в 2-3 раза представляет собой серьезную научную проблему. Она потребовала предварительной теоретической разработки вопроса и неизбежно повела к качественным изменениям всего ускорителя в целом.

Институтом был изготовлен и введен в эксплуатацию ряд оригинальных типов сильноточных бетатронов и стереобетатронов на энергии 10-50 МэВ. Эти установки ускоряют за один цикл электронный заряд, в среднем в 100 раз превышающий заряд, ускоряемый в лучших зарубежных и отечественных бетатронах.

Сильноточный бетатрон на 25 МэВ (КБС-25М), предназначенный для радиационной визуализации динамических процессов и дефектоскопии в полевых условиях, был размещен в перевозимом стальном боксе, в зимнее время обогреваемом электроотопителями. Управление бетатроном осуществлялось с пульта по кабелям длиной 1500 м.

Бетатрон КБС-25М при энергии излучения 25 МэВ и фокусном расстоянии 2 м позволяет за 1 час просвечивать слой стали толщиной до 340 мм при использовании пленок РТ-5, Д4, Д7 и МХ-5. Относительная чувствительность составляет 0,3-0,5% по канавочному и 0,55-1,0 по проволочному дефектометру.

Сильноточный бетатрон с максимальной энергией излучения 30 МэВ (СБ-30) является источником тормозного излучения повышенной мощности и предназначен для решения широкого круга задач. Высокая средняя мощность дозы тормозного излучения СБ-30 позволяет значительно сократить время облучения объекта и, тем самым, повысить производительность контроля или обработки образцов и изделий.

Бетатрон СБ-30 может быть использован для неразрушающего радиографического контроля промышленных изделий, отливок, поковок, проката и сварных швов толщиной до 500 мм, а также для проведения активационного экспресс-анализа элементного состава пород и образцов, для глубокой терапии в медицине и др. Конструкция излучателя дает возможность применять СБ-30 в подвижном варианте – на повторно-подъемных и транспортных устройствах.

Сильноточный бетатрон на энергию 50 МэВ (СБ-50) был установлен в Ташкенте и предназначен для активационного экспресс-анализа элементного состава пород и образцов, проведения ядерно-физических экспериментов, производства искусственных радиоизотопов. Бетатрон может также использоваться в тяжелом машиностроении для высокопроизводительного радиографического неразрушающего контроля изделий большой толщины (до 800 мм). Ускоритель за один импульс просвечивает слой стали толщиной 200 мм, что позволяет в режиме посылок одиночных коротких импульсов тормозного излучения с длительностью 10-100 нс проводить исследования быстропротекающих процессов, а при работе в непрерывном режиме с частотой 50 Гц – рентгеносъемку медленнопротекающих скрытых процессов. Сильноточный бетатрон на 50 МэВ в режиме 45 МэВ и 50 Гц позволяет просвечивать слой стали толщиной 500 мм на пленку РТ-1 при F=3 м за время менее 7 мин.

Литература

Становление и развитие научных школ Томского политехнического университета: Исторический очерк/под ред. Ю.П. Похолкова, В.Я. Ушакова. – Томск: ТПУ, 1996. – 249 с.