Cжатые газы, используемые в ускорителях

Все ускорители прямого действия на энергию свыше 1 Мэв работают в сжатом газе. Газовое хозяйство таких ускорителей представляет собой довольно сложную систему. При хорошей работе системы ее пополнение газом осуществляется редко.

Электрическая прочность различных газов при повышении давления до 10 атм. растёт почти линейно, дальше этот рост замедляется и при давлении 20…25 атм. практически останавливается. Котлы установок рассчитываются и испытываются на давлении 20…25 атм.

Однако практически все машины работают при давлении не выше 10…12 атм. Дальнейшее повышение давления нецелесообразно, так как при этом лишь незначительно увеличивается прочность газовых промежутков, но заметно усложняется эксплуатация.

Из различных газов и их смесей водород обладает наихудшими изоляционными свойствами. Однако он применяется в одном из типов источников высокого напряжения — в так называемых роторных генерато­рах, где основной частью машины является ротор, вращающийся с большой скоростью (3000 об/мин), и где потери на трение о газ являются существенной частью общих потерь. Известно, что по­тери на трение о водород почти в 10 раз меньше, чем потери на трение о воздух. При повышенном давлении газа необходимость сни­жения потерь на трение становится весьма актуальной. Харак­терно, что электрическая прочность водорода при возрастании дав­ления свыше 10…12 атм продолжает расти почти линейно и при давлениях 20 атм и более может стать выше прочности других газов при таком же давлении.

Наиболее распространенным в ускорительной технике газом является смесь углекислоты с азотом. При высокой электрической прочности этот газ инертен и сравнительно дешев. Практически все ускорители прямого действия работают на этой смеси. Еще большую электрическую прочность имеет смесь углекислоты с шестифтористой серой — так называемый элегаз. Элегаз приме­няется в тех случаях, когда уменьшение газовых промежутков при высоком напряжении существенным образом сказывается на всей конструкции машины и дает большие выгоды. В некоторых условиях элегаз может содержать ядовитые примеси.

Электрическая прочность трубок в их вакуумной части составляет величину примерно 20 кв/см. Электри­ческая прочность трубок по их наружной поверхности, находя­щейся в сжатом газе, составляет 30…35 кв/см, т. е. превышает внутреннюю прочность. На открытом воздухе, наоборот, проч­ность наружной поверхности значительно меньше, чем внутренней.

Электрическая прочность газа резко падает при появлении в нем влаги. Поэтому сушка газа и контроль его влажности являются обязательными. Относитель­ная влажность газа должна поддерживаться в пределах 0,2…0,5 %.

Один из существенных недостатков конструкции ускорителей, работающих в сжатом газе, — плохая доступность к внутренним частям машины. Перекачка газа из ускорителя в рессиверы и об­ратно для демонтажа и монтажа котла отнимает много времени. Перед наполнением газом котел предварительно откачивается специальным вакуумным насосом до давления, составляющего доли миллиметра ртутного столба.