WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук

Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН

На правах рукописи

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Артемьев Борис Викторович доктор технических наук профессор Горшков Вячеслав Алексеевич доктор технических наук профессор Шкатов Пётр Николаевич Пальчиков Евгений Иванович

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН РЕНТГЕНОВСКАЯ АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МНОГОФАЗНЫХ СРЕДАХ

Защита диссертации состоится ______________ 2010 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 520.010.01 в ЗАО «НИИИН МНПО "СПЕКТР"» по адресу: 119048, г. Москва, ул. Усачёва д.35, стр.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЗАО «НИИИН 05.11.13 – приборы и методы контроля природной среды, веществ, МНПО "СПЕКТР"».

материалов и изделий

Автореферат разослан _____________ 2009 г.

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук Учёный секретарь диссертационного совета д.т.н. профессор М.В. Королёв Новосибирск – 2009 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

• безопасность и противодействие терроризму – технологии обеспечения защиты и жизнедеятельности населения и опасных объектов при



Актуальность темы. Среди разнообразных методов исследования движеугрозах террористических проявлений;

ния материала и его распределения в пространстве видное место принадлежит • рациональное природопользование – технологии экологически безорентгеновской методике. В ряде случаев она оказывается практически единстпасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых;

венной, позволяющей получить достоверную информацию об исследуемом а также к «Основным направлениям фундаментальных исследований Российобъекте.

ской академии наук», утвержденных постановлением Президиума РАН Создание и выпуск образцов новой и специальной техники требует развиот 01.07.2003 г.:

тия новых направлений научного приборостроения и новых методов контроля 2.2.2 – Механика жидкости, газа и плазмы, неидеальных и многофазных процессов и изделий. К одному из перспективных в настоящее время направсред;

лений относится разработка импульсных рентгеновских аппаратов (далее 2.2.3 – Физико-химическая газодинамика и процессы при высоких плотноИРА), генерирующих мощные короткие вспышки рентгеновского излучения.

стях энергии: горение, детонация, взрыв, высокоскоростной удар и взаимодейПод мощным подразумевается импульс, который на дистанции ~1 м от источствие потоков направленной энергии с веществом.

ника за время менее 10-7 сек может создать экспозиционную дозу, достаточную Целями настоящей работы являются:

для получения рентгенограммы на обычной рентгеновской плёнке. Такие па1. Разработка рентгеновской аппаратуры и методик для регистрации динараметры необходимы для контроля веществ и изделий при динамическом намики движения многофазных сред и измерения распределения в пространстве гружении (ударе, взрыве, пластической и упругой деформации), для исследокомпонентов объектов сложного состава в замкнутых непрозрачных объёмах вания быстропротекающих процессов (детонация, впрыскивание топлива в (контейнерах, пористых средах).

камеру сгорания, кавитация), дефектоскопии в нестационарных и полевых 2. Исследование путей повышения КПД и лучевой отдачи ИРА, разработка условиях, в условиях радиоактивной фоновой засветки, непрерывного интени создание на базе проведенных исследований новых ИРА с рабочими напрясивного производства, при съёмке биологических объектов в движении и т.п.

жениями 100 – 1200 кВ, генерирующих мощные импульсы рентгеновского Актуальной также является задача изучения динамики многофазных сред с излучения.

получением количественных данных по концентрациям компонентов среды в 3. Разработка методов количественного анализа динамики многофазных условиях, когда эти среды находятся в экстремальных условиях по давлению, сред с использованием точных спектральных характеристик рентгеновского температуре, кинетической энергии в окружении прочных непрозрачных обоисточника, поглощающих сред и материала детектора, с использованием шилочек. Это касается как регистрации быстропротекающих процессов, так и роких пучков излучения и двумерного массива детекторов.

регистрации относительно медленных процессов в случае моделирования усСвязь работы с государственными программами и НИР ловий нефтяного пласта при исследовании фильтрации смесей жидкостей чеТема диссертационной работы связана с темами НИОКР Института гидрорез пористые образцы породы (статические давления до 1000 атм., температудинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ).

ры до 150°C).

Работа проводилась с 1979 по 2009 г. согласно планам научноРазвитию динамической радиографии уделялось значительное внимание исследовательских работ ИГиЛ по темам: «Разработка новых методов и пригосударства.

боров для регистрации быстропротекающих процессов», «Исследование гидУчитывая особую важность создания и освоения импульсной рентгеновродинамики течений с высокими плотностями энергии в многофазных систеской аппаратуры ГКНТ СССР постановлениями № 403 от 7.09.82 г. и № мах», «Разработка импульсных рентгеновских приборов, экспериментальных 543/288 от 21.10.85 г. включил её разработку в перечень продукции, имеющей методик и цифровых методов обработки изображений для визуализации важное народнохозяйственное значение.

и измерения гидродинамических параметров течения в гетерогенных средах», В настоящее время разработка аппаратуры и методик для импульсной и «Разработка новых, более точных моделей для описания работы спирального динамической радиографии по областям своего применения может быть отнегенератора и создание на его основе импульсных рентгеновских аппаратов».

сена к следующим пунктам в Перечне приоритетных направлений и критичеПо проектам с государственной регистрацией:

ских технологий развития науки, технологий и техники Российской Федера№ гос. регистрации 01.2.007.06894. Проект 3.5.7.2. «Нестационарные течеции, утверждённом Президентом Российской Федерации 21 мая 2006 г. за ния и свойства гетерогенных сред при интенсивных потоках механической, номером Пр-842:

тепловой и электромагнитной энергии», выполненный по программе Сибир• перспективные вооружения, военная и специальная техника – базовые ского отделения РАН 3.5.7. «Нестационарные процессы при высоких плотнои критические военные, специальные и промышленные технологии;

3 стях энергии в гидродинамике однородных и многофазных сред (структура разрядной цепи с портативными рентгеновскими трубками.

течений, синтез наноструктурных соединений, волновые процессы)» Принципиальные решения, использованные при создании высоковольтных № гос. регистрации 01.2.004.06863. Проект 7.2.2. «Гидродинамические импульсных трансформаторов аппаратов ПИР-100/240, ПИР-600М, ПИР-12и магнитогидродинамические течения сплошной среды при интенсивных по- и их промышленных аналогов. В частности, оптимизированная малоиндуктивтоках механической, тепловой и электромагнитной энергии», выполненный по ная разрядная цепь, совмещённая с трансформатором Тесла, скин-экранами и с программе Сибирского отделения РАН 7.2. «Гидродинамика нестационарных незаряжаемостью вторичной обмотки процессов в однородных и многофазных средах при высоких плотностях энер- Радикальная модификация спирального генератора с улучшением КПД и гии (структура течений, процессы кумуляции, ударные волны)» формы выходного импульса.

Работа выполнялась также согласно грантам РФФИ № 99-02-17049-а (Ис- 3. Новые рентгеновские методики диагностики динамических процессов следование генерирования токов и электромагнитного излучения при ударном в многофазных средах.

сжатии материалов с фазовыми и химическими превращениями), № 03-01- Новые импульсные рентгенографические методики исследования быстро00274-а (Экспериментальное исследование динамики кавитационного разру- протекающих процессов и результаты, полученные с их помощью при апробашения высоковязких жидких сред (моделирование механизма взрывного из- ции аппарата ПИР-100/240 на реальных прикладных и научновержения вулканов), в которых автор был исполнителем и грантов № 97-01- исследовательских задачах (кавитация, впрыск топлива в камеру сгорания 00712 (Рентгенографическое наблюдение влияния вибрации на движение не- и др.).

однородных несмешивающихся жидкостей через пористые среды.), РФФИ № Методы количественного анализа динамики многофазных сред с использо01-01-00937 (Определение количественных и качественных параметров дина- ванием точных спектральных характеристик рентгеновского источника, помики гетерогенных сред при помощи оцифрованных изображений), в которых глощающих сред и материала детектора, с использованием широких пучков автор был руководителем. излучения и двумерного массива детекторов.

На защиту выносятся: Математические цифровые методы фильтрации помех на изображении от 1. Математические модели высоковольтных трансформаторов для ИРА. рассеянного излучения, позволившие улучшить точность измерений конценВ частности: траций компонентов многофазной среды в широких пучках на 1 - 2 порядка.

Математическая модель трансформатора импульсного рентгеновского ап- Методы сканирования и обработки данных в установке моделирования парата и результаты моделирования на ЭВМ работы импульсного резонансно- нефтяного пласта с использованием двумерного массива детекторов, позвого трансформатора с учётом затухания. Проведенное с помощью разработан- ляющие получать динамику 2D, 3D – распределений вещества в пространстве ной модели определение величины оптимального коэффициента связи k* при и томографические сечения.

работе на первой полуволне, при котором достигается максимальный КПД. 4. Метрологические основы для методики количественной регистрации Новый подход к анализу работы разных видов спирального генератора вы- быстропротекающих процессов (БПП) в многофазных средах.

соковольтных импульсов. Теоретические модели для различных видов спи- Метод количественного анализа быстропротекающих процессов в многорального генератора, пригодные для инженерных расчётов. фазных средах с использованием точных спектральных характеристик рентге2. Новые принципы построения трансформаторов и разрядных цепей новского источника, поглощающих сред и материала детектора путём получеИРА. ния двух снимков в разных областях спектра за одну вспышку.

Принцип повышения коэффициента связи и КПД безжелезного высоко- Экспериментально полученные спектры ИРА с различными рентгеновскивольтного импульсного трансформатора путём концентрации магнитного по- ми трубками и анализ характеристик поля излучения различных рентгеновских тока с использованием явления резкого скин-эффекта. Экспериментальное трубок, необходимый для количественного исследования быстропротекающих и теоретическое исследование КПД спиральных генераторов. Результаты экс- и однократных процессов.

периментального исследования динамической прочности ряда перфторирован- Теоретическая значимость полученных результатов состоит:

ных жидкостей и трансформаторного масла. в разработке моделей расчёта процессов в трансформаторе Тесла и спиПринцип построения разрядной цепи низковольтного ИРА с раздельным ральном генераторе высоковольтных импульсов для ИРА, пригодных для точсрабатыванием разрядника-обострителя и рентгеновской трубки, реализован- ных инженерных расчётов и оптимизации реальных устройств;

ный в виде неоднородной формирующей линии с участком гибкого коаксиала в разработке математического метода цифровой фильтрации помех от расмежду ударной ёмкостью и трубкой. Анализ работы разрядной цепи ИРА в сеянного излучения в широких пучках при регистрации двумерных изображевиде неоднородной формирующей линии и особенности согласования такой ний, позволившего на порядки улучшить точность количественных измерений 5 концентраций компонентов многофазных сред в замкнутых контейнерах; Предложен новый принцип формирования магнитного поля в пространстве, в разработке метода расчёта концентраций компонентов многофазной сре- повышения коэффициента связи и КПД безжелезного высоковольтного импульсды с применением точных спектральных характеристик излучателя, объекта и ного трансформатора, основанный на применении проводящих оболочек сложной детектора. Данная модель максимально использует известные на настоящий формы, работающих в условиях резкого скин-эффекта.

момент данные по взаимодействию излучения с веществом для количествен- Впервые проведён подробный теоретический анализ и оптимизация КПД ного измерения толщин и концентраций объектов сложного состава. трансформатора Тесла для работы на первой полуволне выходного напряжеПрактическая значимость полученных результатов состоит в том, что на ния.

базе разработанных методов моделирования трансформаторов Тесла и оптими- Впервые разработаны теоретические модели различных видов спиральных зации разрядных цепей, совмёщенных с трансформаторами Тесла, в ИГиЛ генераторов высоковольтных импульсов, позволяющие проводить расчёты с были созданы аппараты ПИР-100/240, ПИР-600М, ПИР-1200 [1-5]. После про- точностью, пригодной для инженерного проектирования устройств на спиведенных совместно с МНПО "Спектр" опытно-конструкторских работ был ральных генераторах. Предложены и исследованы – теоретически и эксперисоздан ряд импульсных рентгеновских аппаратов Торнадо-100/240, ПИР- ментально – новые разновидности спиральных генераторов.

600/1200, ПИР-600А, РАПИД, которые выпускались мелкими партиями Применение созданных ИРА в задачах по изучению кавитационного разМНПО "Спектр", под защитой патентов [6-14]. Аппараты затем были адапти- рушения воды, кумулятивных струй, впрыска топлива в камеру сгорания порованы авторами совместно со специалистами министерства приборостроения зволило получить новые данные о явлениях, недоступные ранее при других (НИИ Интроскопии) для производства и далее выпущены в количестве 200 методах исследования. Рентгенографические исследования этих процессов единиц (ПИР-600А) на заводе СевКавРентген и 50 единиц (РАПИД) в НИИ были проведены впервые и поэтому вызвали большой интерес как в России, Геодезия. Созданными ИРА были оснащены баллистические стенды и взрыв- так и за рубежом.

ные лаборатории ряда организаций Министерства машиностроения, Мини- Разработаны рентгеновские методы количественных измерений в многостерства обороны, Министерства общего машиностроения, и других. Создан- компонентных гетерогенных средах в замкнутых контейнерах при работе с ными ИРА были также оснащены лаборатории и стенды ряда отраслевых на- широкими пучками. Применение предложенных математических методов учно-исследовательских институтов и институтов Академии наук. цифровой фильтрации рассеянного излучения позволило улучшить точность Разработаны методы количественного анализа динамики многофазных измерений в широких пучках на 1 - 2 порядка и отказаться при этом от примесред с использованием спектральных характеристик рентгеновского источни- нения растров и узких коллиматоров при регистрации динамических процеска, поглощающих сред и материала детектора. Решена научно-техническая сов.

задача по созданию принципиально нового, более точного рентгеновского Точный учёт спектральных характеристик излучения позволил сократить метода измерения характеристик образцов нефтеносных пород в условиях количество необходимых калибровок и повысил точность измерений.

нефтяного пласта. Более точное определение характеристик позволяет точнее Полученные томограммы течений решают спорные вопросы о распределемоделировать условия разработки конкретных месторождений и рациональнее нии течения и неоднородностей в объёме образца. При этом повышается досиспользовать природные ресурсы. Промышленные рентгеновские установки товерность исследований.

по измерению фазовых проницаемостей образцов созданы в России впервые. Все результаты диссертации, выносимые на защиту, являются новыми.

По сравнению с зарубежными аналогами, измеряющими одномерное распре- Методы исследования. В работе используются аналитические, численные деление плотности, они измеряют 2D и 3D распределения концентраций, могут и экспериментальные методы исследования. В исследовании процессов в производить томографические срезы. трансформаторе Тесла и спиральном генераторе применяются численные меНаучная новизна. тоды Рунге-Кута, С.К. Годунова, операторный метод Лапласа; при расчёте Автором предложены новые принципы построения трансформаторов и концентраций веществ и спектров ИРА – прямое-обратное преобразование разрядных цепей ИРА, защищённые авторскими свидетельствами и патентами Фурье, функциональный анализ, операционное исчисление. Применяются Швеции, Англии, Франции. На основе этих принципов впервые в СССР разра- методы математического моделирования и вычислительного эксперимента с ботан и создан ряд ИРА мягкого излучения (100 – 240 кэВ), по дозовым и мас- помощью персональных ЭВМ. Экспериментальные методы связаны с электрисогабаритным параметрам превосходящих лучшие зарубежные и отечествен- ческими и оптическими измерениями импульсных величин, регистрацией, ные образцы. Создан превосходящий лучшие зарубежные образцы по порта- оцифровкой и обработкой изображений, генерацией ударных волн, многофазтивности и автономности ИРА жёсткого излучения на 600 – 1200 кэВ при оди- ных потоков веществ, больших токов и высоких напряжений.

наковой или большей дозе за импульс. Результаты теоретических расчётов и моделирования на ЭВМ проверены 7 измерениями и экспериментами. лей и родственным экспериментам (Новосибирск, 2008); III Международный Апробация работы. Основные положения настоящей работы докладыва- семинар по томографии процессов «Обоснование измерений, калибровка и лись на следующих научных конференциях и семинарах: обработка данных» (Токио, Япония, 2009); IV Международный симпозиум по 14 и 16 Международные конгрессы по высокоскоростной фотографии и неравновесным процессам, плазме, горению и атмосферным явлениям (Сочи, фотонике (Москва, 1980, Страссбург, Франция, 1984); XI Международный 2009), семинар Института ядерной радиационной физики РФЯЦ ВНИИЭФ (г.

симпозиум по разряду и электрической изоляции в вакууме (Берлин, ГДР, Саров, 2007), семинары взрывных отделов Института гидродинамики им. М.А.

1984); Симпозиум IUTAM по оптическим методам в динамике жидкостей и Лаврентьева СО РАН.

твёрдых тел (Либлице, Чехословакия, 1984); 109 и 120 собрания Американско- Публикации. Основные научные результаты работы изложены в 53 научго акустического общества ASA (США, Остин, 1985, Сан-Диего, 1990); V Ме- ных статьях в журналах и трудах конференций. Из этого количества 17 статей ждународная конференция по генерации мегагауссных магнитных полей (Но- – в научных журналах из списка ВАК для публикации результатов докторских восибирск, 1989); 13 Международный конгресс по акустике (Белград, Югосла- диссертаций (13 статей – в отечественных журналах, 4 статьи – в ведущих вия, 1989); 5 Международный симпозиум по визуализации потоков (Прага, зарубежных журналах). 24 научных работы опубликовано в трудах междунаЧехословакия, 1989); Всесоюзный симпозиум "Акустическая кавитация и про- родных конференций. Имеется пять авторских свидетельств и три зарубежных блемы интенсификации технологических процессов" (Одесса 1989); 68 конфе- патента на изобретения в области исследований.

ренция Японского общества по инженерной механике JSME (Сендаи, Япония, Личный вклад автора в научные результаты диссертации. Автору при1990); III и IV Международные конференции «Лаврентьевские чтения по ма- надлежат: новые принципы построения безжелезных трансформаторов Тесла;

тематике, механике и физике» (Новосибирск, 1990, Казань, 1995); 14 Между- технические и конструктивные решения оптимизированных малоиндуктивных народный акустический конгресс (Китай, 1992); IV, V, VI рабочие семинары разрядных цепей, совмещённых с трансформатором Тесла, скин-экранами, и с СНГ «Акустика неоднородных сред» (Новосибирск, 1996, 1998, 2000); IV Си- незаряжаемой вторичной обмоткой. Данные принципы и решения послужили бирский семинар «Устойчивость течений гомогенных и гетерогенных жидко- основой для создания импульсных рентгеновских аппаратов ПИР-100/240, стей» (Новосибирск, 1997); 8 Международный симпозиум по визуализации ПИР-600М и их промышленных аналогов.

потоков (Сорренто, Италия, 1998); X и XII Всероссийские семинары «Динами- Автору также принадлежат новые принципы построения модифицированного ка многофазных сред» (Новосибирск, 1999, 2001); II Международный семинар спирального генератора, на основе которого построен ИРА с высоким КПД.

по электрической проводимости, конвекции и пробою в жидкости CNRS (Гре- В установках рентгеновской регистрации течений флюидов в образцах нобль, Франция, 2000); VI Международная научная конференция «Современ- нефтеносной породы автором предложены: 1. модифицированные схемы обные проблемы электрофизики и электродинамики жидкостей» (Санкт- лучения и регистрации, 2. фильтрация изображений с учётом аппаратной Петербург, 2000); Международный научный семинар «Инновационные техно- функции для рассеянного излучения, 3. использование точных спектральных логии – 2001» (Красноярск, 2001); VI Международный корейско-русский сим- характеристик источника, среды и детектора при обработке данных. Автором позиум по науке и технологиям (Новосибирск, 2002); 14 Международная кон- выполнена постановка экспериментальной части исследования и определения ференция по диэлектрическим жидкостям (Грац, Австрия, 2002); VII трёхго- динамической электрической прочности жидких диэлектриков. В работах по дичный Международный симпозиум по контролю, измерению и визуализации моделированию процессов в трансформаторе Тесла и спиральном генераторе, жидкостей (Сорренто, Италия, 2003); V международная конференция по мно- определению спектров ИРА, количественном анализе динамических процессов гофазным потокам ICMF (Иокогама, Япония, 2004); XV и XVII Международ- в многофазных средах автору принадлежат постановка, обоснование задач и ные конференциии по использованию синхротронного излучения (Новоси- полученные при этом основные научные результаты.





бирск, 2004, 2008); IV Всемирный конгресс по томографии индустриальных Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введепроцессов (Аизу, Япония, 2005); II научно-практическая конференция «Про- ния, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Объём работы:

блемы нефтегазового комплекса Западной Сибири и пути повышения его эф- 352 страницы, 24 таблицы, 166 рисунков. Библиография включает фективности» (Когалым, 2006); II Международный семинар по томографии 229 наименований.

процессов (как часть V Международного симпозиума по измерительной техСОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

нике для многофазных потоков) (Макао, Китай, 2006); IX и XI Международные конференции «Харитоновские тематические научные чтения» – ЭкстреВо введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность мальные состояния вещества. Детонация. Ударные волны (Саров, 2007, 2009);

темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, охарактериXII Международная конференция по генерации мегагауссных магнитных позованы научная новизна и практическая значимость работы.

9 Глава 1. Анализ современного состояния импульсной рентгеновской конструктивно совмещённой с трансформатором Тесла.

аппаратуры для динамической радиографии. Основные задачи

исследо- 3. Для уменьшения габаритов и массы ИРА необходимо исследование дивания намической электрической прочности жидких диэлектриков.

В первой главе диссертационной работы даётся краткий исторический 4. Спиральный генератор является наиболее простым и наименее исследообзор работ, посвящённых динамической радиографии. Первые успешные ванным источником импульсов высокого напряжения. Необходима теоретичеопыты по получению мощных коротких импульсов рентгеновского излучения ская модель спирального генератора, пригодная для использования в построебыли проведены в 1938 г. Штеенбеком, Кингдоном и Танисом. Новые пути нии реальных ИРА. Необходима более удобная для работы на первой полусоздания импульсных рентгеновских источников были предложены В.А. Цу- волне схемотехническая модификация спирального генератора, позволяющая керманом с сотрудниками (1950–1980 гг.). Большое значение для развития получить более высокие значения КПД.

представлений о процессах, происходящих в рентгеновских трубках с холод- 5. Характеристики аппарата необходимо рассматривать в комплексе, поным катодом, оказали работы Г.А. Месяца и его сотрудников. Новое поколе- этому окончательное заключение о возможностях и эксплуатационных качестние ИРА для динамической радиографии было разработано и внедрено в про- вах аппарата может дать только апробация на реальных научных и прикладных мышленность благодаря усилиям В.В. Клюева с сотрудниками (1980–1988 гг.). задачах.

За рубежом пионером промышленного производства ИРА, признанным автоГлава 2. Математическое моделирование сильноточных портативных ритетом в разработке рентгеновских трубок с автоэлектронной эмиссией и трансформаторов для ИРА создании малоиндуктивных мощных генераторов импульсных напряжений В первых двух разделах главы разработаны математические модели резобыли У.П. Дайк и сотрудники его корпорации (1950–1970 гг.).

нансных трансформаторов с ударным возбуждением (трансформаторов Тесла) В главе собраны и систематизированы принципы построения и характеридля питания ИРА (рис. 1).

стики более 60 типов отечественных и зарубежных ИРА. На основе многостоВ нашем случае в начальный момент времени заряд на вторичной ёмкости роннего анализа, с учётом технологических возможностей отечественной проC2 отсутствует, напряжение на первичной ёмкости C1 равно U10. Первичная Lмышленности, потребности лабораторий в простых, компактных и надёжных и вторичная L2 индуктивности имеют взаимную индукцию M. Коэффициент импульсных рентгеновских источниках с высокими дозовыми параметрами, в связи контуров. Для описания переходных процессов в цепях k = M / L1Lкачестве наиболее перспективной выбрана схема с безжелезным трансформатором Тесла и формирующей линией на выходе. Кроме основных технических трансформатора, изображённого на рис. 1, после замыкания ключа S в момент свойств, таких как КПД, доза за вспышку, длительность и нужный диапазон времени t = 0, использовались уравнения, начальные условия, и знаки для тоспектра излучения, к необходимым качествам следует причислить: малое энерков, записанные в следующем виде:

гопотребление (вплоть до автономных батарей), возможность проводить регламентные работы и смену комплектующих на месте (без транспортировки на 2 dU d U1 d U2 dUзавод-изготовитель), независимость от коммуникаций (вода, сжатый газ, сило- U = U10; dt = t =L C1 dt2 + MC2 dt2 + R1C1 dt = -U, , t =вая сеть), взрывобезопасность при попадании осколков. Сформулированы 2 MC d U1 + L2C2 d U2 + R2C2 dU2 = -U2 U = 0; dU2 = основные задачи исследований, необходимых для того, чтобы создать ИРА для 1 t = dt2 dt2 dt dt регистрации быстропротекающих процессов (БПП), превосходящий по пара t =метрам лучшие мировые образцы и при этом столь же удобный и простой в dU1 dU.

I1 = -C1 ; I2 = -Cэксплуатации как, например, осциллограф. Выделим некоторые из них:

dt dt 1. Для поиска оптимальных путей достижения высоких выходных параметров и успешной разработки ИРА необходим теоретический анализ работы трансформатора Тесла на первом пике вторичного напряжения. Необходим также поиск новых путей повышения коэффициента связи трансформатора без ферромагнитных сердечников, без потери электрической прочности изоляции и без увеличения его габаритов.

2. Необходимы новые технические решения в конструкции разрядной цепи портативного ИРА, позволяющие повысить лучевую отдачу диодной рентгеРис. 1. Электрическая принципиальная схема импульсного резонансного трансновской трубки с взрывной эмиссией, а также оптимизация разрядной цепи, форматора с ударным возбуждением 11 Так как данная система в случае ненулевых R1, R2 не имеет аналитического ре- остаётся по прежнему главным направлением совершенствования трансформашения, для математического моделирования использовались численные методы. торных высоковольтных источников и повышения их эффективности.

С использованием разработанных моделей методом численного эксперимен- Обычные безжелезные высоковольтные трансформаторы имеют невысокий та проведён подробный анализ работы трансформатора Тесла на первом пике КПД, связанный с большим рассеянием магнитного потока в толстом слое изолявыходного напряжения при высоких коэффициентах связи с учётом затухания. ции между обмотками и с низким из-за этого коэффициентом связи. В третьем Выработаны рекомендации по оптимизации трансформаторов и определены разделе главы предложен разработанный нами принцип повышения коэффицивеличины оптимальных коэффициентов связи при работе на первой полуволне ента связи и КПД безжелезного высоковольтного импульсного трансформатора, в зависимости от добротности контуров, при которых достигается максимальный основанный на концентрации магнитного потока с использованием явления резКПД [15]. Наиболее важные результаты заключаются в следующем: кого скин-эффекта. При этом с помощью дополнительных проводящих оболочек а) Для идеальных связанных контуров существует пороговое значение ко- (скин-экранов) изменяется распределение магнитного потока в пространстве, что эффициента связи k0, такое, что при k > k0 наибольшая энергия сосредотачива- позволяет сконцентрировать магнитный поток внутри объёма, ограниченного ется во вторичной ёмкости в момент первого максимума напряжения на ней. вторичной обмоткой, и тем самым существенно увеличить коэффициент связи.

Расчёты дают значение k0 = 0,8. Принцип действия скин-экрана показан на рис. 3.

б) При приближении коэффициента связи к 1 время нарастания напряже- В четвёртом разделе главы предложены варианты конструкций скинния ударного трансформатора без потерь неограниченно уменьшается, а КПД экранов, совмещенных с незаряжаемой вторичной обмоткой. Наличие элекприближается к 1 (рис. 2 а). трических зарядов на вторичной обмотке дополнительно ухудшает КПД источников на трансформаторе Тесла и повышает вероятность межвитковых пробоев при внезапной коммутации на нагрузку. Создание незаряжаемой вторичной обмотки, подсоединение параллельно вторичной обмотке большой сосредоточенной ёмкости, увеличение коэффициента связи позволяют уменьшить вредное влияние этого фактора.

а б Рис. 3. Магнитное поле одиночного витка без скин-экрана (а) и со скин-экраном Рис. 2. (а) – зависимость времени выхода t1 вторичного напряжения U2(t) на первый (б); форма тока, протекающего по внутренней (в) и внешней (г) стороне скин-экрана максимум от коэффициента связи контуров k;

(б) – зависимость коэффициента передачи энергии во вторичную ёмкость () на первом В последнем, пятом разделе главы предложены новые подходы к анализу максимуме вторичного напряжения от коэффициента связи (k) при различных значениработы спирального генератора высоковольтных импульсов. Показано, что ях добротностей первичного (Q1) и вторичного (Q2) контуров спиральный генератор Фитча – Хауэлла является частным случаем трансформатора Белкина – Жарковой. Проведена радикальная модификация модели, в) Введение затухания в контурах приводит к уменьшению порогового знапредложенной Рюлем и Герцигером, повышающая точность расчёта в нечения коэффициента связи k0.

сколько раз. В отличие от предыдущих моделей, пригодных для качественных г) При k 1 омические потери в трансформаторе с затуханием возрастают оценок по порядку величины, разработанная модель пригодна для количестиз-за увеличения циркулирующих в нём противотоков, что приводит к аномально венных расчётов с высокой точностью [16].

быстрому затуханию высокочастотной компоненты колебаний и резкому падению Глава 3. Разработка сильноточных ИРА с повышенным КПД и лучеКПД. В результате для контуров с заданными добротностями Q1 и Q2 имеется вой отдачей оптимальное значение k*(Q1,Q2,) < 1, при котором КПД максимален (рис. 2 б).

В главе обсуждаются принципиальные схемы, новые технические решения Оптимальные значения k* для реально достижимых добротностей, однако, и конструктивные особенности аппаратов ПИР-100/240, ПИР-600М, ПИРвесьма высоки, и увеличение связи контуров ударного трансформатора до k* 13 600/1200 и других, разработанных и созданных в ИГиЛ СО РАН согласно на- и уменьшения омических потерь в контурах. Первое было получено применеучным обоснованиям, изложенным в начале второй главы и принципов опти- нием специального скинового концентратора магнитного потока и тщательмизации, изложенных в третьей главе. Описывается конструкция и работа ным выбором геометрии трансформатора, второе – увеличением числа витков разрядных цепей с повышенной лучевой отдачей. Проводятся измерения ха- первичной обмотки до разумных пределов.

рактеристик созданных ИРА, сравнение приборов с ближайшими аналогами. Увеличена лучевая отдача импульсной рентгеновской трубки. Для этого Исследуются КПД различных вариантов спиральных генераторов. Предлагает- применяется разрядная цепь с неоднородной формирующей линией и разделься новая модель ИРА на основе разработанного модифицированного спираль- ным срабатыванием трубки и разрядника-обострителя (рис. 5, слева) [4, 15, ного генератора. Приводится история разработки ИРА в ИГиЛ СО РАН и их 17]. На основе анализа работы разрядной цепи показано, что неоднородная внедрения в промышленность. Приводятся параметры промышленных аппара- формирующая линия позволяет получать на трубке импульсы с крутизной тов Торнадо-100/240, РАПИД, ПИР-600А, созданных на основе технических нарастания и амплитудой напряжения вдвое большей, чем это можно было бы решений ПИР-100/240 и ПИР-600М. достигнуть с обычной однородной формирующей линией (рис 5, справа). ТаВ первых пяти разделах главы описан импульсный рентгеновский аппарат ким образом, обладая конструктивной простотой, неоднородная формирующая линия имеет параметры, близкие к сложной в изготовлении низкоомной двойПИР-100/240 с рабочим напряжениями 100240 кВ, удовлетворяющий требованой формирующей линии.

ниям к приборам для динамической радиографии и съемки быстропротекающих процессов, перечисленным в первой главе (рис. 4).

Рис. 5. Слева: Компоновка элементов разрядной цепи. C2 – ударная ёмкость; S – разрядник-обостритель; КК – коаксиальный кабель; РТ – рентгеновская трубка; O1 – коаксиальный проводящий кожух батареи C2; L2 – индуктивность вторичного контура.

Справа: Форма электрического импульса, создаваемого высоковольтным генератоРис. 4. Слева: Схема компоновки узлов аппарата ПИР-100/240. C1 – накопительная ром аппарата на выходе длинного кабеля (а) и эквивалентная схема источника высокоёмкость первичного контура; S1 – управляемый разрядник; – двухшинная линия, вольтных импульсов, наблюдаемая со стороны рентгеновской трубки, подсоединённой соединяющая коаксиальные выводы ёмкости C1 с держателем разрядника S1; L1 – перк выходному концу длинного кабеля (б). Ф C, – характерные времена нарастания и вичная обмотка, L2 – вторичная обмотка; СЭ – скин-экран; 0 – герметичный корпус спада импульса, tm – момент максимума напряжения.

вторичной обмотки; C2 – батарея конденсаторов вторичного контура (ударная ёмкость);

S2 – разрядник-обостритель.

Справа: Герметичный проводящий магнитопрозрачный корпус вторичной обмотки, Совмещение линии задержки, необходимой для формирования участка раза – окна; б – прорези. Прорези и окна залиты компаундом.

рядной цепи, с гибким кабелем длиной до 6 метров для выносной трубки и возможность подсоединения к одному аппарату двух и более выносных трубок созПостроенный по трансформаторной схеме, он обладает рядом преимуществ даёт ряд эксплуатационных преимуществ, расширяет область применения ИРА.

перед аппаратами, использующими генератор Аркадьева – Маркса, главные из Благодаря новым принципам построения, научно обоснованному техничекоторых - быстрая низкоимпедансная разрядная цепь, простота, малое число детаскому решению и проведённой оптимизации аппарат ПИР-100/240 и его пролей, малое число деталей с ограниченным ресурсом (всего 3), надёжность [1, 2, 5, мышленные аналоги Торнадо-100/240, РАПИД в своем классе рабочих напря15]. Улучшения параметров аппарата достигнуты благодаря следующим мерам:

жений (100240 кВ) по параметрам превосходит лучшие зарубежные образцы, КПД трансформатора повышен за счет увеличения коэффициента связи 15 выпускаемые фирмами Hewlett Packard (Titan Pulserad) (США) И Scanditronics динамическая электрическая прочность которого после тщательной очистки и (Швеция), лидирующими в производстве ИРА для регистрации БПП на миро- дегазации существенно выше, чем у трансформаторного масла.

вом рынке. При одинаковом или несколько большем выходе дозы за вспышку Проведённые эксперименты подтверждают стохастический характер проон имеет в 5 – 8 раз меньший вес и в 10 – 100 раз меньшее энергопотребление. боя всех жидких диэлектриков, предсказанный теоретически в работах, что По сравнению с серийно выпускаемыми отечественными аппаратами с рабо- необходимо принимать во внимание при проектировании электротехнических устройств, в которых используются жидкие диэлектрики. В этом представлечими напряжениями 100300 кВ, аппарат превосходит их по дозовым парании среднее значение статистического времени запаздывания пробоя выражаметрам в 3 – 10 раз (табл. 1).

Конструкция прибора ПИР-100/240 оригинальна, защищена авторскими ется через интеграл t = 1 (E)ds, где (E) – вероятность пробоя за единицу S свидетельствами и патентами [6–9], и не имеет близких аналогов как среди отечественных, так и среди зарубежных импульсных рентгеновских аппаратов. времени на единице площади электрода при напряженности поля E на поверхности электрода. Из набора экспериментальных данных по зависимости от Табл. приложенного напряжения для известной геометрии межэлектродного промеОсновные технические характеристики ИРА ПИР-100/240.

жутка можно найти зависимость (E). В простейшем случае для системы с № Характеристика Номинальное значение -плоскими электродами, где S – площадь электрода. В реальных (E) = ( t S) 1 Ударная ёмкость, пФ 3300 2100 162 Рабочее напряжение, кВ 80–100 100–150 180–2случаях необходимо вычислить распределение электрического поля вдоль Доза за 1 импульс на расстоянии 1 м от 7,поверхности для каждой конкретной конфигурации электродов, используемых 3 1,8 фокуса, мР (17,7)* в экспериментах, а затем решить обратную задачу о восстановлении подынтеДлительность импульса излучения, изме4 От 20 до 80 гральной функции (E). На рис. 6 показаны экспериментально полученные ренная по полувысоте, нс значения функции (E) от напряжённости электрического поля.

5 Ток рентгеновской трубки, А От до 2 103 4 16 Диаметр эффективного фокусного пятна 2,3±0,7 мм Время задержки от подачи сигнала пуска 7 2±0,до выхода рентгеновского излучения, мкс Максимальная частота следования им8 пульсов, мин-Длина кабеля между аппаратом и труб9 0,5–кой, м Габариты (мм) аппарата 660280410 Пульта управления 180100излучателя 70211 Общий вес, кг Потребляемая мощность, Вт Рис. 6. Значения функции (E), восстановленные из эксперимента. 1 и 2 – аппрок12 В режиме зарядки симации функции (E) для перфтордибутилового эфира и трансформаторного масла, В дежурном режиме соответственно. 3 – значения функции (E), восстановленные в наших работах для *При использовании термолюминесцентного дозиметра и трубки ИМА5-320Д с трансформаторного масла по экспериментальным данным, взятым из других работ.

бериллиевым окном.

Полученные данные позволили осмысленно и целенаправленно подойти к В разделе 6 главы 3 проведён сравнительный анализ динамической электриоптимизации изоляции высоковольтных цепей ИРА.

ческой прочности ряда перфторированных органических жидкостей и трансфорВ седьмом разделе главы описаны конструктивные решения импульсных маторного масла [20-25].

рентгеновских аппаратов ПИР-600М, ПИР1200 с рабочими напряжениями 600 и Обнаружена сильная зависимость электрической прочности перфторанов – 1200 кВ, удовлетворяющим требованиям к приборам для динамической радиов 1,52 раза – от наличия в них растворённых газов. графии и съемки быстропротекающих процессов, перечисленным нами ранее. В Как наиболее перспективный из исследованных перфторанов для исполь- аппаратах применена оптимизированная малоиндуктивная разрядная цепь, созования в качестве жидкого диэлектрика выделен перфтордибутиловый эфир, вмещённая с трансформатором Тесла, скин-экранами и с незаряжаемой вторич17 ной обмоткой [5]. Детально конструкция ПИР-600М показана на рис. 7. 1200 и их промышленном аналоге ПИР-600А, отражены в авторских свидетельТрехэлектродная рентгеновская трубка 1 подсоединена катодом к баку 7 ствах автора с коллегами и запатентованы в Англии, Франции и Швеции [10–14].

и анодом - к высоковольтному электроду 8. Вторичная обмотка 6 присоедине- В восьмом разделе главы приводятся результаты испытаний двух видов на к электродам 7 и 8 в точках 9 и 10. Электроды 7 и 8 разрядного конденсато- изготовленных генераторов: спирального генератора Фитча – Хауэлла и трансра с окнами 13 и прорезями 15 прозрачны для магнитного поля одиночного форматора Белкина – Жарковой – с разным числом дополнительных внешних витка 4 (первичной обмотки) и вторичной обмотки 6. Магнитопрозрачный витков, различными способами коммутации и различными магнитопроводами.

заземлённый электрод 21 с прорезями 24 и окнами 23 увеличивает ёмкость Предложен новый тип спирального генератора с повышенным КПД, имеющий разрядной цепи вдвое без увеличения внешних размеров всего устройства. амплитуду первой полуволны во много раз большую, чем второй [26].

Введением переменного шага обмотки 6 достигается то, что ЭДС индукции на Для описания работы генераторов разработана новая теоретическая мовитках соответствует электрическому потенциалу в зазоре между электродами дель, описывающая трансформатор Белкина – Жарковой с разным числом 7 и 8 и электрическое поле внутри конденсатора разрядной цепи не искажает- дополнительных внешних витков и, как частный случай, – спиральный генерася. Все цилиндрические электроды 7, 8, 21 являются скин-экранами, выравни- тор Фитча – Хауэлла [16].

вающими магнитное поле вдоль обмотки 6. Уравнения, описывающие распространение электромагнитной волны в активной и пассивной линиях спирального генератора выглядят следующим образом:

up ip ua ia = - - N Is = - - N Is t x, t x, Us = N + up) dx a (u ia ua ip up = = t x t x Начальные условия записываются как:

.

ua (x,0) = -1, up (x,0) = 1, ia (x,0) = ip (x,0) = Is = Здесь – нормированные напряжения и токи в активной и пасua, ia, up, ip сивной линиях соответственно, N – число витков, Is – ток стекания вдоль витков, (ia+ip) – ток через коммутатор и Us – выходное напряжение генератора.

Рис. 7. Запатентованная компоновка разрядной цепи аппарата ПИР-600М В случае численного решения мы можем учесть как взаимодействие между токами Is, Ip, Ia,, так и введение дополнительных внешних витков:

В результате предложенных конструктивных решений первичная и втоdI dIs dIa 2 p ричная индуктивности, вторичная (ударная) ёмкость и малоиндуктивная разN - ksp (n +1) N + ksa n N = Us dt dt dt рядная цепь занимают единое пространство в объёме бака. Иными словами, весь трансформатор Тесла (за исключением первичной ёмкости) находится dI dIs dIa p - ksa N n + (Lz + kap n (n +1)) - (Lz + n2) = ua(0) внутри разрядной цепи, и вся конструкция занимает минимальный объём.

dt dt dt Разработанная конструкция позволяет раздельно регулировать магнитные dI dIs dIa p поля, электрические поля трансформатора и параметры (импеданс) разрядной ksp N (n +1) - (Lz + (n +1)2) + (Lz + kap n (n +1)) = up(0), dt dt dt цепи, несмотря на то, что все они занимают единый объём. Таким образом удаётся оптимизировать всё устройство в целом по дозовым, массогабаритным где kap, ksp, ksa – коэффициенты связи между контурами, замыкающими активпараметрам и по электрической прочности.

ную и пассивную линию, контуром замыкающим пассивную линию и спираПо дозовым характеристикам аппараты ПИР-600А и ПИР-1200 (12,6 и лью генератора, и контуром замыкающим активную линию и спиралью гене14 мР на расстоянии 1 м за вспышку соответственно) в своем классе напряжератора, соответственно; n – число дополнительных витков внешней шины ний не уступают как отечественным, так и зарубежным ИРА, при этом лучше вокруг генератора.

соответствуя требованиям к ИРА, изложенным нами ранее.

Численные решения распространения волн вдоль активной и пассивной Конструктивные решения, примененные в аппаратах серии ПИР-600М, ПИРлиний находились методом Годунова первого порядка.

19 Экспериментально и теоретически показано, что простой модификацией ния, простотой изготовления, а по дозовым, массо-габаритным характеристиспирального генератора (добавлением всего лишь одного витка к внешней кам, энергопотреблению и автономности превосходили лучшие отечественные шине) можно радикально изменить коэффициент связи контуров трансформа- и зарубежные аппараты того же класса.

тора, форму колебаний на выходе и увеличить КПД устройства (рис. 8). Таким образом, была решена крупная научно-техническая задача, позвоДля различных сборок с фиксированным внешним размером 21 см и тол- лившая создать новое поколение импульсных рентгеновских аппаратов на щиной изоляции на 600 – 1000 кВ экспериментально получены КПД до 40% на напряжения 100240 кВ и 6001200 кВ и оснастить баллистические стенды и первой полуволне и более 50% на второй полуволне.

взрывные лаборатории ряда организаций Министерства машиностроения, Выработаны рекомендации по оптимизации и использованию различных Министерства обороны, Министерства общего машиностроения и других.

видов спирального генератора с повышенным КПД для создания импульсного Созданными ИРА были также оснащены лаборатории и стенды в ИГиЛ СО рентгеновского аппарата.

АН, ИТПМ СО АН, МВТУ им. Баумана (г. Москва), НИИМаш (г. Дзержинск), На основе трансформатора Белкина – Жарковой с одним дополнительным НИХТИ (г. Люберцы), НПО "Молния", НИИ "Геодезия" (г. Красноармейск), внешним витком изготовлен и испытан макет импульсного рентгеновского ФИАЭ имени И.В. Курчатова, ИВТАН, НИМИ, НИИЭФА (г. Ленинград) и др.

аппарата с выходными параметрами, достаточными для регистрации быстроПараметры реализованных на практике вариантов разрядных цепей, сопротекающих процессов.

вмещённых с незаряжаемой обмоткой вторичного контура трансформатора Тесла и скин-экранами, и аппаратов, созданных на основе данной концепции, приведены в табл. 2.

Табл. Аппарат ПИР- ЧИМ БарьПИР- ПИР- ПИР- РИСК 600 РА- ер600М 1200 600А СК-1Параметр /1200 100 2D внешнего элек240 300 300 300 80 94 трода, мм D высоковольтного 160 160 200 220 60 70 электрода, мм D внутреннего 80 – 90 140 5 5 электрода, мм Емкость C2, пФ 250 130 290 350 33 36 а Длина цепи, мм 560 650 650 650 50 56 Рис. 8. Схема модифицированного спирального генератора (а), осциллограммы напряжения на выходе генератора до модификации (б) и после модификации (в) Амплитуда напря600 1200 600 600 100 150 2жения на трубке, кВ В результате выполненных работ, описанных в третьей главе, были полуДоза за одну чены предпосылки для успешного промышленного внедрения аппаратов:

вспышку на рас- 7 14 9,3 12,6 0,05 0,1 Различные модели разработанных в ИГиЛ импульсных рентгеновских апстоянии 1 м, мР паратов и их промышленные модификации выпускались малыми партиями Рентгеновские ИМА ИМА2ИА-8 ИА-11 ИА-8 ИА-8 - в МНПО «Спектр» на базе мастерских НИИИнтроскопии, заводом «Кон- трубки 6-Д 150Д трольприбор» (г. Москва) и заводом СевКавРентген (г. Майский).

Аппарат ПИР-100/240 выпускался в виде промышленных моделей ТорнаГлава 4. Рентгеновские методы диагностики динамических процессов до-100/240 в количестве более 20 экземпляров (НИИИнтроскопии и завод в многофазных средах «Контрольприбор» МНПО «Спектр») и РАПИД (НИИ «Геодезия», В первых разделах главы приводятся примеры применения разработанных г. Красноармейск) в количестве более 50 экземпляров.

ИРА для исследования быстропротекающих процессов в многофазных средах НИИИнтроскопии и завод «Контрольприбор» МНПО «Спектр» выпустили – кавитационного разрушения жидкости в волнах разгрузки (рис. 9), впрыска ПИР-600/1200, ПИР-600М в количестве более 15 экземпляров.

топлива в камеру сгорания двигателя, процесса детонации и высокоскоростноЗаводом СевКавРентген было выпущено 200 аппаратов ПИР-600А.

го удара, движущихся биологических объектов. Далее проводится обзор возВыпущенные аппараты отличались оригинальностью технического решеможных экспериментальных методик и установок для количественных изме21 рений динамики движения многофазных флюидов в пористых средах. Предла- (см. рис. 9) [29-43]. Такое разрушение имеет место вблизи поверхности воды гаются новые методики сканирования, фильтрации помех от рассеянного из- при подводном взрыве. Получены временные зависимости плотности кавитилучения, расчётов концентраций с применением точных спектральных харак- рующей среды и порога необратимого разрушения от параметров нагружения.

теристик излучателя, объекта и детектора. Описывается конструкция создан- Экспериментально подтверждена физическая модель процесса разрушения, ной для использования новых методик рентгеновской установки, предназна- позволяющая предсказывать время релаксации среды к состоянию «насыпной ченной для измерения фазовых проницаемостей образцов нефтеносной породы плотности» пузырьков.

в условиях нефтяного пласта, пространственной динамики фильтрации флюи- 2. С помощью аппарата ПИР-100 отлажена методика наблюдения полидов и для томографических измерений. Приводятся результаты экспериментов дисперсных струйных течений при впрыске топлива в камеру сгорания [1, 5, по измерению параметров многофазных объектов, полученные на основе но- 33]. Было показано, что при высоких степенях сжатия струя топлива продвигавых методик на рентгеновских установках с широкими пучками излучения. В ется в газ подобно тому, как кумулятивная струя проникает в преграду (рис.

последнем разделе для регистрации быстропротекающих процессов в много- 10). Были сопоставлены пульсации, неоднородности струи и режимы впрыска.

фазных средах предложена методика получения двух снимков в разных облас- По внутренней структуре струй, зарегистрированной рентгеновским методом, тях спектра за одну вспышку, позволяющая раздельно измерять толщину (кон- была построена новая модель смесеобразования для сильно форсированного центрацию) каждой фазы. Изучены спектры излучения ИРА, проведён ряд дизельного двигателя.

калибровочных экспериментов с помощью цифровой рентгеновской съёмки тест-объектов на люминофоры с памятью (ImagePlate), в результате чего создана основа для применения методики количественной регистрации быстропротекающих процессов в многофазных средах с использованием подробных рентгеновских спектральных характеристик ИРА, поглощающих сред и детектора.

Рис. 10. Снимок струи топлива, впрыснутой в сжатый воздух внутри камеры сгорания. Длина струи 60 мм. Аппарат ПИР-100, трубка ИМА6-Д, безэкранная съёмка на плёнку PM-1.

3. Аппарат ПИР-100/240 наилучшим образом подходит для съёмки биологических объектов в динамике. Из всех измеренных материалов (сталь, дюраль Д16Т, фторопласт, вода) для воды и многофазных биологических объектов наблюдается самая высокая чувствительность и самый широкий диапазон толщин, доступный для контроля – от 10 до 200 мм. Наиболее перспективные области применений – спортивная медицина (рис. 11), военная медицина – баллистика ранений, контроль динамики движения органов во время ударов и а б в г резких ускорений, съемка объектов, которые трудно обездвижить, или съемка Рис. 9. Съемка кавитационного разрушения воды. (а) – гидродинамическая ударная в движении, на транспорте.

труба: поршень 2 ускоряется сжатым воздухом в вакуумном канале 1 и ударяется о мембрану 3. Волна сжатия в воде 4 отражается от свободной поверхности 5, превращаясь в волну разгрузки. (б) – оптическая картина разрушения через 200 s после отражения от поверхности воды волны с фронтом <2 s, длительностью 60 s и амплитудой 250 Бар. (в) – синхронный рентгеновский теневой снимок. (г) – синхронный томографический разрез вдоль оси трубы.

В итоге проведённых исследований, описанных в четвёртой главе, получены следующие результаты:

1. С помощью разработанных рентгеновских методик (теневых, с преобраРис. 11. Деформация кисти руки при выполнении упражнения каратэ в момент раззованием Абеля и томографических) и специально разработанного рентгеноврушения деревянной дощечки ского аппарата ПИР-100/240 удалось в деталях изучить процесс кавитационного разрушения жидкости на поздних стадиях в импульсных волнах разрежения 23 4. Как показали проведённые экспериментальные исследования на динамических объектах при взрыве и высокоскоростном ударе, с помощью аппаратов ПИР-100/240 и ПИР-600М можно проводить съёмки баллистических объектов, ударных и детонационных волн движущихся со скоростями до 6–7 км/с, без заметной динамической нерезкости [5, 15]. При дистанциях объект–регистратор и объект–источник, обычно соблюдаемых во взрывном эксперименте, для аппарата ПИР-100/240 динамическая нерезкость в два раза меньше геометрической, а для ПИР-600М – динамическая нерезкость одного порядка с геометрической.

Высокий уровень дозы за импульс и широкий спектр излучения разработанных Рис. 13. Сканирование в виде серии сдвинутых двумерных конических проекций ИРА позволяет увидеть не только скачки уплотнения в районе фронта детонации, но и ударные волны в продуктах детонации (рис. 12).

С помощью экспериментальных 1D-, 2D- и 3D-рентгеновских измерений по насыщению образцов флюидом показано, что в представлении данных о водонасыщенности и пористости образцов необходимо указывать степень и характеристики неоднородностей (рис. 14).

Рис. 12. Снимок взрывного обжатия трубы до стержня, полученный аппаратом ПИР-600М на пленку РМ-1 с усиливающим экраном ЭУВ-2 (CaWO4) при расстояниях фокус – плёнка 1,2 м, объект – плёнка 30 см. В эксперименте металлической труба с диаметром 35 мм и толщиной стенки 0,8 мм обжимается цилиндрическим зарядом взрывчатого вещества с внешним диаметром 70 мм. Видны: труба, ВВ, фронт детонаа б ции, разлёт продуктов детонации, ударная волна в продуктах детонации, сплошной стержень, получающийся при схлопывании трубы.

5. Проведено измерение быстрого этапа спада люминесценции для 10 типов наиболее распространенных рентгеновских усиливающих экранов при dD высокой мощности дозы 106 Р/с и малой длительности воздействия ~ dt в = 33 нс [44]. Из рассмотренных экранов наилучшим преобразователем для скоростной кинорентгеноскопической системы является экран ЭРС-Ц CsI:Tl, который обладает высоким значением произведения яркости свечения на время быстрой релаксации и позволяет снимать с частотой до 250000 кадр/с.

6. Предложена с схема регистрации течения флюидов в образце нефтеносной породы в виде серии двумерных изображений, полученных широким пучком излучения (рис. 13) [45–48]. Показано, что данная схема обладает рядом г преимуществ. Для получения данных о процессе фильтрации и насыщения Рис. 14. Различные виды представления динамики движения границы раздела фаз в пористой среде по результатам рентгеновского сканирования одного и того же процесиспользуется весь объём образца, а не малая его часть. Это повышает точность са: (а) – график насыщения пор всего образца в зависимости от времени, (б) – графики измерения концентраций флюидов, позволяет получать томографические сенасыщения образца от координаты вдоль оси в различные моменты времени, (в) – двучения и определять количественно степень неоднородности образца и неодномерные проекции течения, сделанные в разные моменты времени, (г) – 3-мерные поверхродностей насыщения в процессе фильтрации.

ности одинаковой концентрации в разные моменты времени.

25 Расширенные характеристики в описании образца позволяет дополнитель- 8. Применяющиеся на практике рентгеновские методики измерения насыно классифицировать образцы, более корректно их сравнивать, а также приме- щенности образцов породы при исследовании течений двух- и трёхфазных нять более точные модели для описания фильтрации флюидов и процесса во- флюидов используют предположение о монохроматичности рентгеновского донасыщения [48–60]. излучения и поэтому обладают малой точностью. Нами предложена методика 7. Предложенная и экспериментально проверенная нами процедура цифро- измерений, использующая точные спектральные характеристики источника, вой фильтрации помех от рассеянного излучения с учетом функции отклика спектров ослабления материалов и поглощения детектора.

системы позволяет проводить количественные измерения ослабления излучения Выражение для яркости пикселя в этом случае можно записать следующим образцами на двумерных рентгеновских изображениях в широких пучках без образом:

E max применения коллиматоров и растров, повышая точность измерений на 1 – 2 по i l, A = K I0(E)exp- (E) i xi 1- exp - (E) l dl dE рядка [56, 57]. i l i E min Суть метода заключается в следующем. Изображение, получаемое на деi текторе, представляется в следующем виде:

где – массовый коэффициент ослабления излучения с энергией E для i(E), где, – координаты точки на i F (x0, y0) = f (x, y) g(x0 - x, y0 - y) dx dy x0 y го вещества, [см2/г]; xi – толщина вещества с номером i вдоль луча, [см]; – регистрируемом изображении; f (x,y) – искомая функция распределения ярко- i сти; F (x,y) – функция, регистрируемая детектором излучения; g (x,y) – функплотность i-го вещества, [г/см3]; – начальная интенсивность излучения с I0(E) ция отклика (рассеяния). Как видно из выражения, регистрируемое изображеэнергией E, то есть спектр рентгеновского аппарата; K – коэффициент, харакние является свёрткой искомого изображения с функцией отклика системы.

теризующий преобразование люминофором рентгеновского излучения в оптиРезультат обратного преобразования Фурье над образом искомой функции ческое и оптического излучения в сигнал цифровой камеры – параметров, слаявляется искомым изображением без влияния рассеянного излучения (рис. 15).

бо зависящих от энергии рентгеновского излучения.

Функции отклика измерялась экспериментально путём съёмки толстой свинДля нескольких напряжений на рентгеновской трубке и, соответственно, разцовой пластины с отверстием на фоне кернодержателя с сухим образцом и ных спектров излучения рентгеновского аппарата получим систему уравнений:

дальнейшей прецизионной оцифровке с суммированиям сигнала по радиальE max i l ным кольцам. Влияние объекта исследования (флюида) на форму функции, An = Kn In(E)exp- (E) i xi 1- exp- (E) l dl dE рассеяния выявлено не было. Это объясняется тем фактом, что рассеяние рентi l i E min геновского излучения происходит не столько на флюиде, сколько на образце где n – порядковый номер эксперимента; – спектр излучения рентгеновIn(E) породы и на гораздо более толстых деталях кернодержателя (стенка с прочноского аппарата с напряжением на трубке En; Kn – коэффициент, определяемый стью 1000 атм.) и жидкости в обечайке кернодержателя. Результат фильтрации из калибровочного снимка.

показан на рисунке.

Таким образом, получена система интегральных уравнений для определения неизвестных толщин xi; решая систему, можно определить искомые толщины.

В случае нескольких однородных веществ получаем систему интегральных уравнений, для решения которой составляется функционал:

n F(x1, x2,..,xn) = (xi ) Fi i=, где введено обозначение:

E max i l Fi (xi ) = Ai - K Ii (E)exp - (E) i xi 1- exp - (E) l dl dE а б i l E min Рис. 15. Распределение яркости в узкой полосе поперек керна с различными коллиТогда получаем, что вектор x = {x1,x2,…,xn}, на котором функционал маторами: (а) – до фильтрации, (б) – после цифровой фильтрации вклада от рассеянного F {x1,x2,…,xn}имеет минимум, соответствует наилучшему решению данной излучения системы интегральных уравнений. В случае когда рентгеновское излучение 27 ослабляется одним веществом, поиск минимума функционала проводится ме- Для яркости пикселя на первом детекторе выражение не отличается от тодом деления отрезка пополам (в результате численных расчётов определено, приведенного ранее выражения. Для яркости пикселя на детекторе, стоящем за что F (x1) имеет один минимум на интересующем нас интервале). В случае поглотителем можно записать:

Emax p нескольких веществ задача поиска минимума функционала решается c исполь- j p p l An = Kn In(E)exp- i (E) i xi + (E) xj 1-exp- (E) l dl dE, j p зованием метода перебора. Апробация разработанной методики в эксперимен- i ij E min j l те на трёхфазной среде дала результаты, удовлетворяющие ОСТ 39-235-89, p j p p чего не могут сделать ни зарубежные, ни отечественные установки, испольгде (E)j xj – слагаемое, отвечающее за поглощение рентгеновского p зующие рентгеновское сканирование.

j j С применением данных методик сканирования и обработки данных оргаизлучения в первом регистраторе и в поглотителе. Решая полученную систему низациями НОЦ ЮКОС-Новосибирск, ЗАО «Геологика» и ООО «Гло-Бел интегральных уравнений, можно определить искомые толщины.

Нефтесервис» произведён по индивидуальным заказам ряд установок, рабоС использованием пяти разработанных нами различных импульсных ренттающих в нефтяных научно-проектных институтах, среди которых ТомскНИгеновских аппаратов с рабочими напряжениями от 100 до 600 кВ проведена ПИНефть и ООО «ПечорНИПИнефть» (г. Архангельск). Промышленные рентсерия экспериментов по цифровой рентгеновской съёмке тест-объектов на геновские установки по измерению фазовых проницаемостей образцов по люминофоры с памятью (ImagePlate) на основе BaFBr:Eu. Для всех используеданной методике созданы впервые. По сравнению с зарубежными аналогами, мых источников импульсного рентгеновского излучения построены кривые измеряющими одномерное распределение плотности, они измеряют 2D и 3D ослабления для четырёх материалов тест-объектов, получены значения коэфраспределения концентраций, могут производить томографические срезы.

фициентов ослабления и приведены характерные энергии в спектрах излучеТаким образом, разработаны и проверены на практике методы количестния аппаратов после фильтрации на тест-объектах. Показано, что после первовенного 2D- и 3D-анализа динамики многофазных сред с использованием спекго сканирования значительная часть информации остаётся на люминофоре и тральных характеристик рентгеновского источника, поглощающих сред и маучёт результатов повторного сканирования позволяет улучшить динамический териала детектора. Решена важная научно-техническая задача по созданию диапазон и соотношение сигнал/шум изображения.

принципиально нового, более точного рентгеновского метода измерения хаРешением обратной задачи, с учётом точных спектральных характеристик рактеристик образцов нефтеносных пород в условиях нефтяного пласта. Более детектора и калибровочных сред, на основе экспериментальных измерений по точное определение характеристик позволяет точнее моделировать условия ослаблению рентгеновского излучения, определены спектральные характериразработки конкретных месторождений и рациональнее использовать природстики всех разработанных нами (см. табл. 1, табл 2) импульсных источников ные ресурсы.

рентгеновского излучения с рабочими напряжениями от 100 кВ до 600 кВ 9. Для регистрации быстропротекающих процессов в двухфазных и трёх(рис. 17). Также выбрана конструкция рентгеновской трубки, удовлетворяюфазных средах предложена методика получения двух снимков в разных обласщая требованиям на неоднородность интенсивности вспышки и диаграммы тях спектра за одну вспышку, позволяющая раздельно измерять толщину (коннаправленности [63–65].

центрацию) каждой фазы (рис. 16) [61–63].

Рис. 16. Методика получения двух снимков в разных областях спектра за одну вспышРис. 17. Спектр излучения аппарата ПИР-600А, полученный решением обратной ку. 1 – источник, 2 – объект сложного состава с внутренними неоднородностями, 3 – детекзадачи тор изображения в мягкой области излучения, 4 – поглотитель, 5 – детектор изображения в жесткой области излучения, 6 – калибровочный клин.

29 ройства, уменьшило его вес и габариты. Создан модифицированный спиральТаким образом, создана основа для применения методики количественной ный генератор с повышенным КПД (до 35 % – 53 %), на основе которого изгорегистрации быстропротекающих процессов в многофазных средах с испольтовлен ИРА с параметрами, подходящими для регистрации быстропротекаюзованием подробных рентгеновских спектральных характеристик ИРА, поглощих процессов. Проведено исследование динамической электрической прочщающих сред и детектора.

ности жидких диэлектриков. На основе этих решений, результатов теоретических расчетов и оптимизации параметров всего устройства в целом были разОсновные научные результаты диссертации работаны ИРА на рабочие напряжения 100240 и 6001200 кВ.

Основным итогом изложенной работы явились:

• создание новой рентгеновской аппаратуры для диагностики динами3. Созданы новые импульсные рентгеновские аппараты. Разработанные на ческих процессов;

основе предложенных принципов импульсные рентгеновские аппараты ПИР• создание новых мощных импульсных рентгеновских аппаратов с повы100/240, Торнадо-100/240, РАПИД, ПИР-600М, ПИР-1200, ПИР-600/1200, ПИРшенным КПД и лучевой отдачей с рабочими напряжениями 100–1200 кВ;

600А были конструктивно адаптированы для промышленного производства и • создание новых рентгеновских методик для количественной регистравыпускались серийно, тиражами от 1050 до 200 экземпляров. Была решена ции динамических процессов в многофазных средах.

крупная научно-техническая задача, позволившая создать новое поколение импульсных рентгеновских аппаратов на напряжения 100240 кВ, 6001200 кВ и Были решены следующие задачи.

оснастить баллистические стенды и взрывные лаборатории ряда организаций Министерства машиностроения, Министерства обороны, Министерства общего 1. Проведено теоретическое моделирование источников высоковольтных машиностроения и других. По сравнению с зарубежными аналогами при одинаимпульсов для ИРА. На основе моделирования предложены наилучшие (оптиковом или несколько большем выходе дозы за вспышку аппарат ПИР-100/2мальные) решения для конкретных конструкций аппаратов. Разработаны маимеет в 5–8 раз меньший вес и в 10–100 раз меньшее энергопотребление. По тематические модели высоковольтных импульсных трансформаторов для питасравнению с серийно выпускаемыми отечественными аппаратами с рабочими ния импульсных рентгеновских аппаратов. Впервые проведен подробный ананапряжениями 100300 кВ, аппарат превосходит их по дозовым параметрам в лиз работы трансформатора Тесла на первом пике выходного напряжения при 3–10 раз. Ааппараты ПИР-600А отличается оригинальностью технического высоких коэффициентах связи с учётом затухания. Показано, что для контуров решения, простотой изготовления, по дозовым характеристикам превосходит с заданными добротностями имеется свое оптимальное значение коэффициента лучшие отечественные, а по массо-габаритным характеристикам, энергопосвязи, при котором КПД максимален. Разработаны новые теоретические модетреблению и автономности – лучшие зарубежные аппараты того же класса.

ли, описывающие трансформатор Белкина – Жарковой с разным числом дополнительных внешних витков и, как частный случай – спиральный генератор 4. Разработаны рентгеновские методики для регистрации быстропротеФитча – Хауэлла. Модели обладают высокой точностью, достаточной для инкающих динамических процессов в многофазных средах. С помощью разработанженерных расчетов.

ных рентгеновских методик (теневых, с преобразованием Абеля и томографических) и специально разработанного рентгеновского аппарата ПИР-100/240 уда2. Предложены новые принципы построения ИРА, позволившие увеличить лось в деталях изучить процесс кавитационного разрушения жидкости на поздКПД и лучевую отдачу. Для повышения КПД, коэффициента связи обмоток и них стадиях в импульсных волнах разрежения, впрыск топлива в камеру сгораформирования магнитных полей в безжелезном трансформаторе были предлония двигателя, построить новые теоретические модели процессов. Эксперименжены принципиально новые элементы в виде проводящих оболочек, работаютально показано, что аппарат ПИР-100/240 хорошо подходит для съёмки биолощих в условиях резкого скин-эффекта. Для ИРА на напряжения 100240 кВ гических объектов в динамике и съёмки взрывных процессов (кумулятивных было предложено решение разрядной цепи с раздельным срабатыванием разструй). Все аппараты серии ПИР были испытаны на различных экспериментах с рядника-обострителя и рентгеновской трубки в виде неоднородной формирегистрацией быстропротекающих процессов взрыва, ударных и детонационных рующей линии с участком гибкого коаксиала между ударной ёмкостью и трубволн.

кой, повысившее лучевую отдачу и надежность ИРА. Для высоковольтной серии аппаратов на 6001200 кВ предложена разрядная цепь в виде форми5. Предложены и проверены на практике новые методики для диагностирующей линии, совмещённой с трансформатором Тесла с незаряжаемой втоки динамических процессов в пористых средах, позволившие увеличить точричной обмоткой и скин-экранами в едином объёме, что повысило КПД устность измерения концентраций насыщающих среду жидкостей и газа. Пред31 ложена схема регистрации течения флюидов в образце нефтеносной породы в Список публикаций, содержащих основные результаты работы виде серии сдвинутых двумерных изображений, полученных широким коническим пучком излучения, в которой для получения данных о процессе фильтра1. Биченков Е.И., Клыпин В.В., Пальчиков Е.И., Рабинович Р.Л., Бузуции и насыщения используется весь объём образца, а не малая его часть. Предков А.А., Тимошенко Б.П. Импульсные рентгеновские аппараты ПИРложена и экспериментально проверенна процедура цифровой фильтрации рас100 и ПИР-600М для исследования быстропротекаюшх процессов. // Трусеянного излучения с учётом функции отклика системы. Предложена новая ды 14 международного конгресса по высокоскоростной фотографии и фометодика измерений концентраций компонентов флюида, использующая подтонике. (СССР, Москва, 19–24 окт. 1980). - С. 352–355.

робные спектральные характеристики источника, спектров ослабления мате2. Алтухов А.А., Биченков Е.И., Гусев Е.А., Пальчиков Е.И., Овсяннириалов и поглощения детектора, обладающая большей точностью, чем повсеков В.Л. Сильноточный импульсный рентгеновский аппарат для динамиместно применяемые методики с предположением монохроматичности пучка.

ческой радиографии. // ПТЭ. - 1986, - № 1. - C. 189–192.

С применением данных методик произведён по индивидуальным заказам ряд 3. Bichenkov E.I., Ovsiannikov V.L., Pal'chikov E.I., Rabinovich R.L., Alустановок, работающих в нефтяных научно-проектных институтах. Промышtukhov A.A., Gusev E.A., Leonov B.L. The System for Investigation of Highленные рентгеновские установки по измерению фазовых проницаемостей обSpeed Processes. // Proc. of 16th Internat. Congr. on High Speed Photography разцов с возможностью измерения 2D и 3D распределения концентраций и & Photonios. (Strasbourg, France, 27–31 August 1984). P. 283–287.

проведения томографических срезов созданы впервые. Таким образом, решена 4. Овсянников В.Л., Пальчиков Е.И. Зависимость дозы излучения имважная научно-техническая задача по созданию принципиально нового, более пульсных рентгеновских приборов от напряжения и ёмкости разрядной точного рентгеновского метода измерения характеристик образцов нефтеносцепи. // Труды НИКИМПа «Диагностика качества изделий». - Москва:

ных пород в условиях нефтяного пласта. Более точное определение характериНИИН. - 1984. - С. 14–20.

стик (1,52 % вместо 510 %) позволяет точнее моделировать условия разра5. Биченков Е.И., Пальчиков Е.И. Приборы и некоторые методы импульсботки конкретных месторождений и рациональнее использовать природные ной рентгенографии быстропротекающих процессов. // Физика горения и ресурсы.

взрыва.- 1997.- т.33, N3.- С. 159–167.

6. Авторское Свидетельство № I05848I СССР, МКИ Н 05 G 1/24. Импульс6. Создана метрологическая основа для применения методики количественный рентгеновский генератор. / Биченков Е.И., Клыпин В.В., Пальчиной регистрации быстропротекающих процессов в многофазных средах, учиков Е.И., Рабинович P.I., Скоробогатых Н.Г., Баев В.К., Бузуков А.А., тывающей спектральные характеристики источника, поглощающих сред и Тимошенко Б.П., Гусев Е.А., Клочко В.А., Кузьмин В.И., Соснин Ф.Р. - детектора. Предложена методика получения двух снимков в разных областях № 3404494; Заявлено 03.03. 82.

рентгеновского спектра за одну вспышку, позволяющая раздельно измерять 7. Авторское Свидетельство № 1257859 СССР, МКИ Н 05 GI/24. Импульстолщину каждой фазы при исследовании быстропротекающих процессов в 2ный рентгеновский генератор. / Алтухов А.А., Биченков Е.И., Гуфазных средах. Методом решения обратной задачи с учётом точных спектральсев Е.А., Овсянников В.Л., Пальчиков Е.И. - № 3849666/24-25; Заявлено ных характеристик детектора и калибровочных сред, на основе эксперименталь29.01.85.

ных измерений по ослаблению рентгеновского излучения, определены спек8. Авторское Свидетельство № 1338116 СССР. Импульсный рентгеновский тральные характеристики ряда импульсных источников рентгеновского излучеаппарат. / Алтухов А.А., Биченков Е.И., Гусев Е.А., Доронин Г.С, Нания с рабочими напряжениями от 100 кВ до 600 кВ. Выбрана конструкция рентбойщиков В.Д., Овсянников В,I., Пальчиков Е.И. // Б.И. - 1987, №геновской трубки, удовлетворяющая требованиям на неоднородность в интенС. 253 - № 40470801/25; Заявлено 1.04.86.

сивности вспышки и диаграммы направленности. С использованием всех разра9. Авторское Свидетельство № 1202488 СССР, МКИ Н 05 G 1/24. Импульсботанных нами импульсных рентгеновских аппаратов с рабочими напряженый рентгеновский генератор. / Алтухов А.А., Биченков Е.И., Гуниями от 100 до 600 кВ проведена серия калибровочных экспериментов по сев Е.А., Клыпин В.В., Леонов Б.И., Овсянников В.Л., Пальчиков цифровой рентгеновской съемке тест-объектов на люминофоры с памятью Е.И., Рабинович Р.Л., Соснин Ф.Р. - № 3752649/24-25; Заявлено 12.06.84.

(ImagePlate) на основе BaFBr:Eu, построены кривые ослабления для ряда мате10. Авторское Свидетельство № 1040630 СССР, МКИ Н 05 G 1/24. Импульсриалов тест-объектов, получены значения коэффициентов ослабления и привеный рентгеновский аппарат. / Биченков Е.И., Клыпин В.В., Пальчидены характерные энергии в спектрах излучения аппаратов после фильтрации ков Е.И., Полюдов В.В., Рабинович Р.Л., Титов В.М., Клочко В.А., Лина тест-объектах.

сицын А.И., Твердохлебов В.Н., Доронин Г.С, Обухов А.С. - № 3262101/18-25; Заявлено 07.04.81. // Б.И. - 1983. - № 33. - С. 235.

33 11. Авторское Свидетельство № I088I57 СССР, МКИ Н 05 G 1/24. Импульс- AC and DC Voltage. // Proc. of the 2nd International Workshop on Electrical ный рентгеновский аппарат. / Биченков Е.И., Клыпин В.В., Пальчи- Conduction, Convection and Breakdown in Fluids, CNRS, 4–5 May 2000, ков Е.И., Рабинович Р.Л., Клочко В.А., Лисицын А.И., Дронь Н.А., Grenoble, France. P. 91–94.

Рыжков А.Г., Доронин Г.С. - № 3574032/18-25; Заявлено 07.04.83. // Б.И. 21. Kupershtokh A. L., Palchikov E. I., Karpov D. I., Ershov A. P. Stochastic - 1984. - № 15. - C. 2I9. Regularities of Electrical Breakdown Initiation in Dielectric Liquids under AC 12. Konungariket Sverige Patent SE (11)427233, Int. EL. H 05 G 1/24. Voltage. // Proc. of the VI International Conference on Modern Problems of Rontgenanordning av pulstyp med ett rontgenror av pulstyp. / Bichenkov E.I., Electrophysics and Electrohydrodynamics of Liquids (MPEEL), 26–30 June 2000, Sanct-Peterburg. P. 175–178.

Klypin V.V.,. Palchikov E.I., Poljudov V.V., Rabinovich R.L., Titov V.M., Klochko V.A., Lisitsyn A.I., Tverdokhleb V.N., Doronin G.S., 22. Куперштох А. Л., Пальчиков Е. И., Карпов Д. И., Вителас И., Агорис Obukhov A.S. - (21)8202341-7; (22)14.03.82. Д. П., Хараламбакос В. П. Динамическая электрическая прочность 13. Republique Frncaise Brevet D'Invention (11)2526259, Int. Cl. H 05 G 1/22; G перфтордибутилового эфира. // Международный научный семинар «Инновационные технологии – 2001», Красноярск, 2001. Т. 1. С. 134–138.

01 N 23/00. Appareil Radiologique a impulsions. / Bichenkov E.I., 23. Kupershtokh A. L., Palchikov E. I., Karpov D. I., Vitellas I., Agoris D. P., Klypin V.V., Palcnikov E.I., Polyudov V.V., Rabinovich R.L., Titov V.M., Charalambakos V. P. Stochastic model of breakdown initiation in dielectric Klochko V.A., Lisitsyn A.I., Tverdokhleb V.N., Doronin G.S., liquids. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2002. V. 35, No. 23. P. 3041–3056.

Obukhov A.S. - (21)8207335; (22) Date de depot 28.04.82.

24. Karpov D. I., Kupershtokh A. L., Palchikov E. I. Dynamic Electric Strength 14. UK Patent GB (11)2119610 B, Int. Cl. H 05 G 1/06. Improvements in or of liquid Perfluorodibutyl Ether. // Proc. of the 6th International Symposium on Relating to Pulsed X-Ray Units. / Bichenkov E.I., Klypin V.V., Palchikov Science and Technology (KORUS-2002), Novosibirsk, Russia, 2002. P. 418– E.I., Polyudov V.V., Rabinovich. H.L., Titov V.M., Klochko V.A., Lisitsyn 421.

A.I., Tverdokhleb V.N., Doronin G.S., Obukhov A.S. - (21) Application Ho 25. Kupershtokh A. L., Palchikov E. I., Karpov D. I., Vitellas I., Agoris D. P., 8211770; (22) Date of filing 23.04.82.

Charalambakos V. P. Stochastic model of breakdown initiation in dielectric 15. Пальчиков Е.И. Исследование условий повышения КПД импульсного liquids under AC voltage. // Proc. of the 14th Int. Conf. on Dielectric Liquids, рентгеновского аппарата и разработка установки контроля веществ при IEEE No. 02CH37319, Graz, Austria, 2002. P. 115–118.

динамическом нагружении: Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. / 26. Е. И. Пальчиков, И. Ю. Красников. Простой источник высоковольтных Институт гидродинамики им. М.А.Лаврентьева СО АН СССР, импульсов. // XII Международная конференция по генерации Новосибирск; НИИ интроскопии Минприбор, Москва, 1986. - 248 с.

мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам. Июль 13– 16. Биченков Е.И., Башкатов Т.Ю., Пальчиков Е.И., Рябчун А.М. Oб 18, 2008, Новосибирск, Россия. Тезисы докладов. С. 135.

уточнении теоретической модели для спирального генератора высоких 27. Besov A.S., Vorontsov A.V., Gusev I.A., Lyulyukin M.N., Palchikov E.I..

напряжений. // ЖТФ, 2007, том 77, выпуск 12, С. 66–72.

The generator of nanosecond 200 kV pulses for plasmochemical reactors. // 17. Bichenkov E.I., Ovsiannikov V.L., Pal'chikov E.I. Dose and Duration Fourth International Symposium on Non-equilibrium Processes, Plasma, Measurement of x-ray Flash Dependent on Discharge Circuit Parameters. // Combustion, and Atmospheric Phenomena. October 5–9, 2009, Sochi Proceedings of XI International Symposium Discharges and Electrical (Dagomys), Russia. P. 198–203.

Insulation in Vacuum. (G.D.R., Berlin, Sept. 24–28, 1984).- V.2. - P. 451–454.

28. Palchikov E.I., Kondratyev V.I., Golikov E.V., Cheremisin Alexey N.

18. Прокопьев А.С., Трубачев А.М., Пальчиков Е.И., Овсянников В.Л.

Testing of BaFBr:Eu ImagePlate detector depending on dose, spectrum of pulse Экспериментальное получение высоковольтных импульсов напряжения от x-ray and scan number. // XVII International Synchrotron Radiation Conference взрывомагнитных генераторов. // V Международная конф. по генерации SR-2008, 15–20 June, 2008, Novosibirsk, Russia. P. I–24.

мегагауссных магнитных полей. Новосибирск, июнь 1989. / Под ред.

29. Экспериментальные методы исследования динамики кавитационных Титова В.М. и Швецова Г.А. - Nova Science Publishers.- New York. - 1990. - кластеров. / Байков И.Р., Бернгардт А.Р., Кедринский В.К., Пальчиков С. 595–600.

Е.И. // ПМТФ. - 1984. - № 5. - С. 30–34.

19. Кашлатый Р.Е., Логвинский Л.М., Пальчиков Е.И., Рябченко В.Э., 30. Berngardt A.R., Bichenkov E.I., Kedrinskii V.K., Pal'chikov E.I. Optic and Цукерман В.Г. Кремниевые фотодиоды для интегральных фотоприемных x-ray Investigation of Water Fracture in Rarefaction Wave at Later Stages. // матриц. // Автометрия. - 1977. - № 2. - C. 53–61.

IUTAM Symposium on Optical Methods in Dynamics of Fluids and Solids 20. Kupershtokh A. L., Palchikov E. I., Karpov D. I., Ershov A. P. Probability (Czechoslovakia, Liblice Castle, September 17–21, 1984). // Ed. Pichal M. - Density Function of Electrical Breakdown Initiation in Dielectric Liquids under 35 Berlin, Heidelberg, New York, Tokio: Springer-Verlag. - P. 137–142. области в присутствии электрического поля при активации водными рас31. Besov A.S., Berngardt A.R., Kedrinskii V.K., Pal'chikov E.I. Diffraction творами электролитов. // Письма в ЖТФ, Т.29, Вып.5, 2003. С. 71–77.

Optic and x-ray Techniques of Cavitation Research. // Abstracts of 109 Meeting 43. Palchikov E. I. Pulse X-ray few-projection tomography of cavitation process. // of ASA.(USA, Austin, Apr. 8–12, 1985). // JASA. - 1985. - V.77. -Suppl. 1. - 3rd International Workshop on Process Tomography (IWPT-3). Measurement P. S 34. Validation, Calibration and Data Implementation. April 16–20, 2009, Tokyo, 32. Байков И.Р., Бернгардт А.Р., Кедринский В.К., Пальчиков Е.И. Japan, paper # 25.

Экспериментальные методы исследования динамики кавитационных 44. Броневой И.Л., Гусев Е.А., Овсянников В.Л., Пальчиков Е.И.

кластеров. // ПМТФ. - 1984. - № 5. - С. 30–34. Измерение быстрой составляющей затухания рентгенолюминесценции 33. Berngardt A.R., Ovsiannikov V.L., Palchikov E.I. Pulse Radiography промышленных экранов при импульсном возбуждении аппаратом ПИРInvestigation of Jet Liquid Flow Structure in Nontransparent Medium. // Journal 100. // ПТЭ. - 1984. - №2. - С. 208–209.

of Flow Visualization and Image Processing (JFVPEI). - Volume 1. - No 1. Jan. 45. Пальчиков Е.И. Рентгенографическое наблюдение фильтрации жидкости –March 1993. - P. 69–73. через нефтеносную породу. // Прикладная механика и техническая 34. Бесов А.С., Кедринский В.К., Пальчиков Е.И. Изучение начальной физика.- 1997.- №6.- С. 169–177.

стадии кавитации с помощью дифракционной оптической методики. // 46. Palchikov E.I., Akhmetov D.G., Besov A.S., Sukhinin S.V., Kondratenko Письма в ЖТФ, Т.10, Вып.4, 1984. - С. 240–244. D.A. X-ray method for flow visualization of heterogeneous fluid in porous 35. Besov A.S., Bichenkov E.I., Kedrinskii V.K., Palchikov E.I. Investigation of media. // 8th International Symposium on Flow Visualization (Italy, Sorrento, Initial Stage of Cavitation by Diffraction Optic Method. // IUTAM Symposium September 1–4, 1998): CD-ROM Proceedings. / Ed. prof. G.M.Carlomagno, on Optical Methods in Dynamics of Fluids and Solids (Czechoslovakia, Liblice prof. I Grant. - ISSN 0 9533991 0 9, 1998. Paper No 8ISFV-166. National Castle, September 17–21, 1984). // Ed. Pichal M. - Berlin, Heidelberg, New Library of Scotland, Legal Deposit and Donations Unit, 31 Salisbury Place, York, Tokio: Springer-Verlag. - P. 129–135. Edinburgh EH9 1SL, Scotland, UK.

36. Бесов А.С., Кедринский В.К., Пальчиков Е.И. О пороговых 47. Gross Amit, Besov Alexey, Damiana Diaz Reck, Shaul Sorek, Gabi Benкавитационных эффектах в импульсных волнах разрежения. // Письма в Dor, Britan Alexander, and Palchikov Eugene. Application of Waves for ЖТФ.- Том 15.-Вып.16.- 26 августа 1989 г. - С. 23–27. Remediation of Contaminated Aquifers. // Environmental Science and 37. Besov A.S., Kedrinskii V.K., Palchikov E.I. On Threshold Cavitation Effects Technology, 37 (19) 2003. P. 4481–4486.

in Pulse Rarefaction Waves. // Proc. of 13th Int. Congress on Acoustics.- 48. Пальчиков Е.И. Рентгеновские методы исследования образцов нефтяного Yugoslavia.- Belgrad. - 1989. P. 355–358. пласта с пространственной визуализацией движения флюида. // Труды 38. Matsumoto Y., Takemura F., Ohashi H., Besov A.S., Kedrinskii V.K., школы-семинара «Физика нефтяного пласта». Научно-образовательный Palchikov E.I. Threshold Cavitation Inception by Pulse Rarefaction Wave. // центр «ЮКОС-Новосибирск», Новосибирский Государственный Proc. of 68th conference JSME (Japan Society Mechanical Engineering).- Vol университет, Новосибирск, 20–24 мая 2002 года. - С. 35–56.

"B".- Sendai. 1990.- 3 p. http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?1+24+39. Бесов А.С., Кедринский В.К., Пальчиков Е.И., Стебновский С.В., 49. Besov A.S., Skripkin A.G., Schemelinin Yu.A., Palchikov E.I., Cheremisin Чернобаев Н.Н. Динамика кавитационного разрушения жидкости при Alexey N., Mekhontsev D.Yu. Researching the dynamics of movement of gasвзрывном нагружении. // Лаврентьевские чтения по математике, механике liquid mixture in a porous medium by means of low-angle tomography. // и физике. - Новосибирск. - 10–14 сентября 1990 г. - с. 144. Proceedings of ICMF-2004. Fifth International Conference on Multiphase Flow.

(Yokohama, Japan, May 30 – June 4, 2004) / Ed. by Matsumoto Y., Hishida K., 40. Бесов А.С., Кедринский В.К., Matsumoto Y., Ohashi H., Пальчиков Е.И.

Структура кавитационных ядер и аномальные свойства воды. // Сборник Tomiyama A., Mishima K. and Hosokawa S. CD-ROM Proceedings. Paper No «Динамика сплошной среды».- № 104. 1992 г.- C. 16–28. 140. http://www.jsmf.gr.jp/index-en.htm.

41. Бернгардт А.Р., Кедринский В.К., Пальчиков Е.И. Эволюция 50. Бартули Е.Р., Бурлев А.Ю., Пальчиков Е.И., Сухинин С.В. Измерение внутренней структуры зоны разрушения жидкости при импульсном динамики пространственного распределения флюида в пористом образце нагружении. // Прикладная механика и техническая физика.- 1995.- N 2.- С. методом цифровой рентгенографии. // Динамика сплошной среды, Сб.

99–105. науч. тр. Вып. 121, – Новосибирск: СО РАН, Ин-т гидродинамики.- 2002.- С. 56–69.

42. Бесов А.С., Колтунов К.Ю., Брулев С.О., Кириленко В.Н., Кузьмен51. Palchikov E.I., Sukhinin S.V., Burlev A.Yu., Bartuli E.R., Mekhontsev ков С.И., Пальчиков Е.И. Деструкция углеводородов в кавитационной 37 D.Yu., Romanjuta M.A., Seleznev K.S. «X-ray Tomographic Flow Visualiza- 159–170.

tion of Multiphase Fluid Mixture in Porous Media.» / Ed. prof. Carlomagno 59. Mekhontsev D.Yu., Mukminov I.R., Palchikov E.I., Schemelinin Yu.A., G.M., prof. Grant I. // Seventh Triennial International Symposium on Fluid Skripkin A.G. Mapping of residual oil saturation in porous medium by means Control, Measurement and Visualization (Sorrento, Italy, August 25–28, 2003) of narrow-angle linear tomography. // Proc. of 4th World Congress on Industrial (FLUCOME’03): CD-ROM Proceedings. ISBN 0-9533991-4-1. Paper No 101. Process Tomography. Aizu, Japan, 5–8 September 2005. Section of Industrial Published by Optimage, Edinburgh, UK, EH10 5PJ. Application and Innovation. Paper No PMC04, V.2, P. 867–873.

52. Bidzhakov V.I., Zhukovskaya E.A., Burlev A.Yu., Burleva O.V., 60. Пальчиков Е.И., Скрипкин А.Г., Щемелинин Ю.А. Визуализация Seleznev K.S., Palchikov E.I. Application of X-Ray Tomography for Scanning распределения пластовых жидкостей в пористом образце с помощью Full-Diameter Semiconsolidated Geological Core. // Proc. of 4th World малоугловой томографии. // Вестник НК Роснефть, 2008, №1. С. 42–45.

Congress on Industrial Process Tomography. Aizu, Japan, 5–8 September 2005. 61. Пальчиков Е. И., Черемисин Алексей Н. Проблемы количественного Section of Process modeling and control. Paper No IAI17. V.1 p. 285–291. анализа динамики быстропротекающих процессов в многофазных средах с URL: http://www.vcipt.org/wcipt4/ помощью импульсной рентгенографии. // Экстремальные состояния 53. Palchikov E.I., Schemelinin Yu.A., Skripkin A.G., Mekhontsev D.Yu., вещества. Детонация. Ударные волны: Труды Международной Kondratiev N.A.. Mapping of Residual Oil&Water Saturation in Porous конференции IX харитоновские тематические научные чтения. / ред. д.т.н Medium by Means of Digital X-ray Laminography. // Particle – Particle Михайлов. А.Л. РФЯЦ ВНИИЭФ, Саров, 2007. С. 675–680.

Systems Characterization, Volume 23, Issue 3–4 (223-342), October, 2006. 62. Пальчиков Е.И., Романов А.И., Черемисин А.Н. Метод WILEY-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim. P. 254–259. количественного анализа динамики многофазных сред с использованием 54. Скрипкин А.Г., Тупицин Е.В., Щемелинин Ю.А., Пальчиков Е.И.. спектральных характеристик рентгеновского излучения. // СИ-2004. XV Визуализация пространственного распределения водонасыщенности Международная конференция по использованию синхротронного образцов керна с помощью рентгеновской томографии. // Труды второй излучения (19 – 23 июля 2004 г., г. Новосибирск). Институт ядерной научно-практической конференция «Проблемы нефтегазового комплекса физики им. Г.И.Будкера СО РАН. URL: http://ssrc.inp.nsk.su.

Западной Сибири и пути повышения его эффективности», 20–21 декабря 63. Пальчиков Е. И., Кондратьев В. И., Матросов А. Д., Голиков Е. В., 2006, Когалым, ООО "КогалымНИПИнефть". Издательство научно- Черемисин Алексей Н. Экспериментальное исследование цифровой технической литературы «Монография», 2006 год. – С. 268–273. импульсной рентгенографии быстропротекающих процессов с помощью 55. Skripkin A.G., Schemelinin Yu.A., and Palchikov E.I. Development of BaFBr:Eu Image Plate детектора. // Экстремальные состояния вещества.

System and Method for Serial Measurement of Phase Permeability of Sandstone Детонация. Ударные волны: Международная конференция XI Core Samples During Filtering of Water, Oil and Gas. MULTIPHASE FLOW: харитоновские тематические научные чтения. РФЯЦ ВНИИЭФ, Саров, THE ULTIMATE MEASUREMENT CHALLENGE / Cai, X.; Wu, Y.; Huang, – 20 марта 2009 г. Программа, С. 16.

Z.; Wang, S.; Wang M. (Eds.), // AIP, 2007, XXI, P. 275–283.

56. Cheremisin Aleksey N., Palchikov E.I., Romanov A.I. Method of the quantitative analysis of multiphase flows with use of spectral characteristics of an X-radiation. // Proceedings of ICMF-2004. Fifth International Conference on Multiphase Flow. (Yokohama, Japan, May 30 – June 4, 2004) / Ed. by Matsumoto Y., Hishida K., Tomiyama A., Mishima K. and Hosokawa S. CDROM Proceedings. Paper No 575. http://www.jsmf.gr.jp/index-en.htm.

57. Palchikov E.I., Cheremisin Aleksey N., Romanov A.I. Method of the quantitative analysis of multiphase media with the use of spectral characteristics of an X-radiation. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A.

(NIMA «Elsevier»). 543 (2005) P. 317–321.

58. Биченков Е. И, Пальчиков Е. И., Сухинин С. В., Черемисин А. Н., Романов А. И., Романюта М. А. и Селезнев К. С. Новые рентгенографические методики визуализации и измерения гидродинамических параметров течения в непрозрачных гетерогенных средах. // ПМТФ, 2005, №6, С.

39






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.