Investigación en generación de pulsos de radiación X en equipos plasma focus de baja energía

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En este trabajo se presenta el desarrollo de un modelo de parámetros concentrados que permite calcular la producción de electrones y radiación X en dispositivos Plasma Focus. La resolución de las ecuaciones diferenciales resultantes se lleva a cabo a través de un programa desarrollado en lenguaje...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Fogliatto, Ezequiel O.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2010
Materias:
Ingeniería nuclear
Plasma focus devices
Dispositivos de focalización plasma
Electrons
Electrones
X radiation
Radiación X
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/222/1/1Fogliatto.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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spelling I25-R131-2222010-10-29T12:44:19Z Investigación en generación de pulsos de radiación X en equipos plasma focus de baja energía Investigation on X-Rays pulse generation in low energy plasma focus devices Fogliatto, Ezequiel O. Ingeniería nuclear Plasma focus devices Dispositivos de focalización plasma Electrons Electrones X radiation Radiación X En este trabajo se presenta el desarrollo de un modelo de parámetros concentrados que permite calcular la producción de electrones y radiación X en dispositivos Plasma Focus. La resolución de las ecuaciones diferenciales resultantes se lleva a cabo a través de un programa desarrollado en lenguaje FORTRAN en el que se implementa el uso de la rutina LSODE. La rapidez de ejecución del código lo hace adecuado para la optimización de parámetros del equipo, enmarcado dentro de una etapa de ingeniería conceptual. El desarrollo del trabajo se encuentra orientado a la producción de radiación X originada en el frenado de electrones que escapan del pinch durante la etapa de compresi ón e inciden en la base del ánodo. Por lo tanto, se desarrolló un modelo de escape de electrones basado en la proposición de un perfil de densidad de corriente dentro del pinch distinto de la distribuci ón deltiforme. En el caso de que la magnitud del campo eléctrico en el interior del pinch supere un determinado valor umbral denominado campo de Dreicer se propone la generación de una corriente de electrones que escapan del pinch (electrones de runaway), los cuales inciden en la base del ánodo produciendo radiación X por frenado (Bremsstrahlung). La implementación de este modelo se encuentra acoplada a una descripción de la dinámica de la lámina de corriente basada en el modelo de Barredora de nieve propuesto por S. Lee y desarrollado en diversos trabajos dentro de la red PLADEMA. Los cálculos de producción de electrones y radiación X fueron comparados con valores experimentales obtenidos de la operación de equipos pertenecientes a diversos laboratorios del mundo, empleando diferentes condiciones geométricas y gases de llenado. Se observa un buen ajuste de las tendencias en la variación de la producción de radiación X en función de parámetros como presión del gas de llenado y tensi ón de carga del banco de capacitores. Based on a lumped parameter model of Plasma Focus devices and Von Karman approximations for pinch compression, electron current running away from the pinch and X - ray production by Bremsstrahlung in the anode base material were modelled. A linear solver of the coupled system of ordinary differential equations was implemented in FORTRAN language. This fast running computer model developed is suitable for an overall optimization of the device parameters, oriented to hard X - ray pulse intensity. Proposing a radial dependence of the current density, pinch voltage can be calculated. Taking into account that every electron that is in a radial zone with pinch voltage above Dreicer voltage escapes from the pinch, an electron current that impacts on the anode base can be estimated. Assuming a quadratic dependence with this electron beam energy, hard X - rays energy pulse can be obtained considering adequate conversion factors. Calculated values were compared against experimental measurements from several devices all over the world with different geometric conditions and filling gases. A good agreement of X - ray production and charge running away from the pinch was observed, which confirms the hypothesis taken into account in the model. 2010-06 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/222/1/1Fogliatto.pdf es Fogliatto, Ezequiel O. (2010) Investigación en generación de pulsos de radiación X en equipos plasma focus de baja energía / Investigation on X-Rays pulse generation in low energy plasma focus devices. Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/222/
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