[發明專利]一種呼吸式準直器

有效

• 申請號: 201210540842.7
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103021495A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 周濤;劉亮;李精精;李云博;何倫華
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G21K1/02
• 分類號: G21K1/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 王小會

技術領域

本發明屬于機械設備和核技術領域，特別涉及一種呼吸式準直器。

背景技術?

散裂中子源（CSNS）是國家重大科技基礎設施建設項目。是我國“十一五”期間重點建設的大科學裝置，已列入國家中長期科學和技術發展規劃。經國務院批準，將建造一個質子束功率達100kW、有效脈沖中子通量居世界前列的散裂中子源裝置。國家支持建設經費約12億元，建設期為7年。中國散裂中子源（CSNS）項目，落戶于廣東省東莞市松山湖科技園區，是建在中國的第一座基于加速器加速高能質子轟擊金屬靶而產生大量散射中子的中子源。在這個裝置中，高能量的質子轟擊金屬靶，引起金屬原子的散裂反應。顧名思義，散裂，一分為多，金屬靶在這個反應中會釋放出大量的中子，這些中子被安全地引出到實驗測量裝置上，供科學和工業研究用。2011年建設的中國散裂中子源（CSNS）作為發展中國家的第一臺散裂中子源，將進入世界四大散裂中子源行列。CSNS是開展前沿學科及高新技術研究的先進大型實驗平臺，能夠為我國的多學科創新在國際上占領一席之地提供良好的機遇。主準直器是CSNS?RCS關鍵設備之一。CSNS的束流準直器分別放置在環（RCS）和輸運線（LRBT、RTBT）的特定位置，以消除不在預定軌道或動量有偏差的質子，同時使質子捕獲激發的二次粒子和放射性同位素在束流準直器內吸收，這樣就可以補償環和輸運線元件的偏差。在CSNS的RCS中，設置有一個主準直器、四個次準直器和一個動量準直器，在LRBT設置有一個動量準直器、RTBT設置有四個動量準直器，它們是確保CSNS高質量運行的關鍵設備。

為了減少機器運行過程中束流準直器對周圍元件的活化，束流準直器需要有高的冷卻傳熱性能、抗輻射能力，其定位精度要求高，為了保證維護人員安全操作，在設計中還要充分考慮準直器的遠程操作和維護，盡可能減少輻射照射。同時由于準直器要吸收、捕獲粒子，這決定了在束流準直器工作區域為高輻射區域，因此束流準直器的結構設計與研制需要重點考慮輻射防護問題。準直器作為高通量粉末衍射譜儀的關鍵部件之一，對于譜儀的正常運行以及譜儀分辨率等性能的提高具有不可忽視的作用。目前國際上主要存在兩種類型的準直器，以日本為代表的高真空準直器，準直器內部處于真空狀態，這就對準直器的材料性能與強度提出了很高的要求。另一種就是以國內正在研制的通氣準直器，準直器內部通入性質不活潑氣體，可以降低對準直器材料的性能要求。充入氣體如果不能在準直器內部完成良好循環，將會造成氣體活化，這是在設計中應該極力避免的。

發明內容

本發明的目的是提供結構簡單，便于控制的呼吸式準直器。涉及到的原理和方程有流體力學的流動原理，熱泳力原理，理想氣體模型方程。采用通入氣體的方法可以減低腔體承受壓力，減小壁厚，在一定程度上降低腔體結構設計的難度和材料成本。水平插板可以形成內部的中子通道，少量的插板數不僅可以使設計簡單，也可以使通入氣體更好的完成內部的循環，避免活化作用。同時水平插板采用發熱板，由于溫度梯度所造成了熱泳力，使氣流中微粒不容易附著在板面上。并且可以使用時變發熱板，使箱內溫度不斷變化。由于通入箱內的是性質不活潑氣體，可視為理想氣體。利用理想氣體狀態方程PV=nRT，得出在箱內氣體體積不變的情況下，理想氣體溫度發生變化，箱內氣體壓強會隨之變化，當氣體被加熱后，壓強會增大。同時考慮到氣體被加熱后有膨脹因素以及氣體流速變化的影響，氣體被加熱后，壓強會進一步增大。于是溫度不斷變化，氣體壓強不斷的變化就類似于人體肺部的呼吸動作，這樣就迫使殘留的部分氣體排出，從而達到設計要求。同時適當的調節進氣速度和發熱板溫度的變化，會使氣體循環效果更好。

本發明提供的呼吸式準直器，其特征在于該準直器包括一個外殼，所述外殼含有一個大端口和一個小端口，大端口的面積大于小端口的面積，大端口和小端口分別位于外殼相對的兩個側面上；

所述外殼上設有循環氣體入口和循環氣體出口；

在所述外殼內設置有若干個水平插板，?水平插板之間形成內部的中子通道并作為氣體導向板。

水平插板的設置使氣體從循環氣體入口進入后先后流經由水平插板分隔的空間，最后循環氣體從循環氣體出口流出。

大端口連接中子發生裝置，小端口與樣品腔相連。

所述的外殼根據裝置抗壓以及抗輻射的要求，其材料應具有良好的抗輻射性，同時外殼需要有良好的密封性能，殼厚在2mm~10mm之間。