[實用新型]聚變反應強流加速器中子源的旋轉靶

有效

• 申請號: 201320042078.0
• 申請日: 2013-01-27
• 公開（公告）號: CN203057673U
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 姚澤恩
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: H05H6/00
• 分類號: H05H6/00
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張晉

技術領域

本實用新型涉及一種用于聚變反應強流加速器中子源的旋轉靶。本實用新型包括：電機、同步傳動輪、同步傳動帶、水箱、靶片、水套、冷卻水入口、旋轉軸、真空密封、束流準直器、斜法蘭、軸承、水密封圈及真空密封O圈。

背景技術

強流氘氘（D-D）和氘氚（D-T）聚變反應加速器中子源是重要的單能中子源，可廣泛應用于核數據測量、核聚變堆基礎研究、軍工基礎研究等各個方面。這種加速器中子源的基本原理是利用高壓倍壓式加速器將氘（D）離子束加速到400keV能量，轟擊氘鈦（TiD）靶或氚鈦（TiT）發生氘氘（D-D）和氘氚（D-T）聚變反應產生快中子，快中子的產額與轟擊在靶上的D束流強度成正比。為了實現D束流能量400keV條件下D-D反應快中子產額達到1-5×10¹⁰?s^-1和D-T反應快中子產額達到1-5×10¹²?s^-1的技術指標，要求轟擊在靶上的D束流強度要達到10-40mA，在靶上D束流束斑直徑Ф2cm的指標要求下，靶點Ф2cm區域內D束流最大功率面密度約在5.1kw/cm²范圍，D束流功率密度很高，如不采取措施，靶片會被打穿，強流加速器中子源將無法正常運行。另外，聚變反應強流加速器中子源采用的是氘鈦（TiD）靶或氚鈦（TiT）氣體吸附靶，技術上要求將靶面溫度控制在150^oC以下，以防止靶鈦膜中吸附的氘或氚因靶面過熱而大量釋放，進而保證靶具有較長的使用壽命。

采用水冷大面積高速旋轉靶裝置可有效解決聚變反應強流加速器中子源中高功率密度束流轟擊靶所面臨的技術問題。其基本原理是：在加速器中子源運行時，使大面積靶高速旋轉，讓高功率密度束流在大面積靶片環形帶上掃描，以有效降低單位面積上的束流平均功率密度，同時，在靶片背面采取水冷措施，以保證束流轟擊造成的靶面溫度不超過150^oC。在水冷大面積高速旋轉靶裝置中，需要解決的關鍵技術是高速旋轉軸的旋轉真空密封問題，即在旋轉軸轉速為1100轉/分鐘的高速轉動條件下，要保持靶室內的真空度在10^-4?Pa量級。早先的類似旋轉靶中，一般采用耐磨材料制備的機械式咬合差動抽氣真空旋轉密封方式，真空旋轉密性能較差，旋轉動態真空只能達到10^-3Pa，其不足一是真空度偏低，影響束流的傳輸和中子發生器的整體性能，其二是使用壽命短，耐磨材料需要經常更換。

發明內容

本實用新型提供一種可克服現有技術不足，能保證旋轉軸高速旋轉，同時能使工作腔體保持高于10^-3Pa以上的真空度的聚變反應加速器中子源的旋轉靶。

本實用新型的聚變反應加速器中子源的旋轉靶是在現有的旋轉靶結構上將旋轉軸上的機械咬合差動抽氣式真空旋轉密封改用磁流體密封裝置，以實現保證旋轉軸高速旋轉，同時能使工作腔體保持高于10^-3Pa以上真空度的使用要求。

本實用新型采用空心大直徑磁流體真空密封旋轉軸，在旋轉軸上設置有三級磁流體真空密封，這一技術措施克服了現有機械咬合差動抽氣式真空旋轉密封旋轉靶系統真空度低、使用壽命短等不足，并具有旋轉阻力小，真空密封性能好，使用壽命長的優點。相關的實驗表明試驗表明，在保證靶以1100轉/分鐘的轉速高速旋轉條件下，靶室內真空度可保持在10^-4?Pa。

附圖說明????

附圖1為本實用新型的結構示意圖。

附圖2為附圖1中A部位的放大視圖。

附圖3為附圖1中B部位的放大視圖。

圖中：1-電機；2-同步傳動輪；3-同步傳動帶；4-水箱；?5-靶片；6-水套；7-冷卻水入口；8-圓桶形過渡法蘭，9-旋轉軸；10-磁流體密封；11-束流準直器；12-束流軸線；13-旋轉軸線；14-斜法蘭；15-軸承；16-水密封圈；17-真空密封O圈

具體實施方式