[發明專利]一種可控同位素中子體源產生裝置

有效

• 申請號: 201310295989.9
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103366853A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 李雪松;歐陽曉平;姜文剛;張佳媚;倪建忠;余功碩;解峰
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G21G4/02
• 分類號: G21G4/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術領域

本發明涉及核技術領域中子源的設計制造技術。具體涉及同位素中子源的設計技術。

背景技術

中子源在軍民兩用領域應用廣泛。常用的中子源有加速器中子源、裂變中子源、綢密等離子體焦點中子源(DPF)和同位素中子源。前三類中子源屬于可控中子源，其中加速器中子源和裂變中子源中子通量較高，具有較高的安全性，但是其裝置巨大，無法移動，僅適合固定位置使用。綢密等離子體焦點中子源(DPF)雖然可控，但是它屬于脈沖式間歇工作方式，文獻“脈沖中子源中子產額穩定性的評定”(核電子學與探測技術，2008，第28卷，第3期)中報道的該類中子源的穩定性較差，不確定度最好僅達到22％，因此此類中子源在精確測量領域的應用受到很大的局限。同位素中子源利用兩種核素混合后發生(α,n)核反應產生中子或利用核素自身裂變產生中子，目前使用的有Am－Be源，Pu－Be源、Ra－Be源和Cf自發裂變中子源。此類中子源可以連續發射中子，但是由于將兩類物質進行了混合，所以無法分開它們，從而不可控；由于自發裂變是Cf-252的固有特性，因此此類自發裂變同位素中子源也是不可控的。由于無法控制中子，因此必須在中子源的周圍添加屏蔽附件，如此給移動性和移動過程中的安全性帶來較大困難。文獻“一起镅-鈹中子源放射事故輻射損傷分析”(中國輻射衛生，1999，第8卷，第4期)中分析了一起遺忘镅-鈹中子源對人員的損傷情況，結果十分嚴重；如果此中子源可控，安全性將大大提高。以往設計的同位素中子源為兩種核素的粉末混合壓制而成，一旦制成無法控制，維護起來非常繁瑣。

美國1989年5月9日授權了一項名為“Swatchable?radioactive?neutron?source?device(放射性開關中子源裝置)”的專利。該專利技術利用兩種核素的交叉重疊實現中子的產生與消失，達到可控的目的。但是由于在此設計中，兩種核素處于同一個控制片上，以交替方式布放，如此存在嚴重的邊界效應，這種邊界效應導致中子產率降低約12%(D.L.Browers等，A?swatchable?radioactive?neutron?source:proof-of-principle)，并且無法完全實現中子的消失(即關斷)，因此存在安全上的隱患。另外，該裝置未對腔體抽真空，這樣會進一步降低中子的產率，并加速核素的老化。

發明內容

針對同位素中子源的不可控性帶來的安全和機動性差等問題，本發明提出了一種可控的同位素中子體源產生裝置。該裝置通過控制兩種反應核素的貼近和拉遠來實現中子的產生和消失，達到可控目的。

本發明解決相關技術難題所采用的技術方案是：

一種可控同位素中子體源產生裝置，包括上密封筒、下密封筒、調節裝置、密封裝置、鈹片群、α粒子發射核素鍍片群；

所述調節裝置包括設置在上密封筒上端部且可自轉的旋轉主桿以及固定在旋轉主桿頂端的旋轉把手；

所述密封裝置包括波紋管和連接體；所述連接體包括底面以及設置在底面上方且開口向上的螺紋孔；

所述上密封筒和下密封筒密封連接；

所述波紋管設置在下密封筒內，其上端開口與上密封筒下端開口密封連接，其下端開口與連接體底面密封；

所述旋轉主桿的底端部與連接體的螺紋孔形成螺紋連接；

所述鈹片群位于下密封筒內且固定于連接體底面下方；

所述α粒子發射核素鍍片群固定于下密封筒內側底面；

所述鈹片群包括多個平行設置的上基片，所述上基片為鈹金屬片或鍍有鈹金屬的金屬片；

所述α粒子發射核素鍍片群包括多個平行設置的下基片；所述下基片為鍍有α粒子發射核素的金屬片；

所述鈹片群的片數比α粒子發射核素鍍片群的片數多1片；

所述鈹片群的多個上基片和α粒子發射核素鍍片群的多個下基片交叉放置且互不接觸，且最外層為上基片。

上述調節主桿為空心結構，所述調節裝置還包括設置在調節主桿內的標尺，其下端固定在連接體上，其上端伸出調節主桿。

上述下密封筒上設置有用于抽真空的抽氣管。

上述鈹片群的單片長寬尺寸比α粒子發射核素鍍片群的單片長寬尺寸大，所述α粒子發射核素鍍面位于下基片的上部。

上述α粒子發射核素鍍片群的下片基材料為不銹鋼、鋁或銅，α粒子發射核素鍍層厚度小于5μm。

上述鈹片群的上片基材料為不銹鋼、鋁或銅，鈹鍍層厚度大于10μm。

上述上密封筒和下密封筒的材料為不銹鋼、鋁、聚四氟乙烯、聚乙稀或有機玻璃。

上述鈹片群和α粒子發射核素鍍片群的位置可以互換。