[發明專利]核素轟擊的靶、轟擊系統和方法

有效

• 申請號: 201410457908.5
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN105407622B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 邱慈云
• 申請（專利權）人: 邱慈云
• 主分類號: H05H6/00
• 分類號: H05H6/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 劉倜

技術領域

本發明涉及用于核素轟擊的靶及形成靶的方法，以及核素轟擊系統和方法。

背景技術

當前對可控核融合(聚變)的研究主要集中在磁場約束和慣性約束兩個方向，例如已經開發出各種托卡馬克(Tokamak)或超級托卡馬克裝置，以及激光誘發的氘球內爆裝置等。

另外，已經報導對用氘射束轟擊鉺的氘化物靶進行過實驗研究，然而發現，雖然可以檢測到該撞擊導致的核融合(聚變)，但是由于韌致輻射而無法達到能量平衡。

還提出了用極低溫固態氘/氚(D(即，²H)/T(即，³H))或者用含氘/氚的重水凝結成冰作為靶，但是對于前者，難以保持持續超低的溫度；對于后者，難以實現有效率的能量傳遞。

至少部分針對上述問題，提出了本發明。

概述

應理解，本發明的應用范圍是廣泛的，而并不限于核融合應用。

因此，根據本發明的一個方面，提供了一種用于核素(nuclide)轟擊的靶。可以提高入射的D/T和靶中的D/T的碰撞幾率。所述靶可以包括：具有吸氫屬性的金屬元素的單晶薄層，以及氫的同位素(例如，氘、氚)，其處于所述金屬元素的單晶薄層中作為填隙核素，其中，所述氫的同位素形成包括基本沿著所述金屬元素單晶中的晶格通道排列的核素的點陣。在一些實施例中，靶的厚度可以為5μm或更小，優選地，3μm或更小，更優選地，2μm或更小，更優選地，1.5μm或更小，更優選地，1μm或更小。

根據本發明的另一方面，提供了一種形成該靶的方法。所述方法可以包括：提供具有吸氫屬性的金屬元素的單晶薄層；以及，利用所述金屬元素單晶薄層吸收包含氫的同位素的流體，使得氫的同位素進入所述金屬元素的單晶中作為填隙核素，其中所述氫的同位素形成包括基本沿著所述金屬元素的單晶中的晶格通道排列的核素的點陣。在某些實施例中，將所述金屬元素單晶薄層在低溫下浸入在富含氫的同位素的流體中，從而吸收氫的同位素。然而本發明不限于此，在某些其他實施例中，可以在高溫高壓下將所述金屬元素單晶薄層浸入在富含氫的同位素的流體中，從而吸收氫的同位素。

根據本發明的再一方面，提供了一種核素轟擊系統。所述核素轟擊系統包括：如前所述的靶；以及，轟擊裝置，用于將另外的氫的同位素基本沿所述金屬元素的單晶中的晶格通道射向所述靶中的所述點陣。

根據本發明的又一方面，提供了一種核素轟擊方法。所述方法包括：提供如前所述的靶，以及將另外的氫的第二同位素基本沿所述金屬元素的單晶中的晶格通道射向所述靶中的所述點陣。

在某些實施例中，入射的氫的同位素可以具有大于等于約10keV的能量。

根據本發明的又一方面，提供了一種用于核素轟擊的靶，其特征在于，包括：包括單晶薄層的靶體，以及第一元素的同位素，其處于所述單晶薄層中作為填隙核素，其中，所述第一元素的同位素形成包括基本沿著所述單晶中的晶格通道排列的核素的點陣。

根據本發明的再一方面，提供了一種核素轟擊系統，其特征在于，包括：前述的靶，以及轟擊裝置，用于將第二元素的同位素基本沿所述單晶中的晶格通道射向所述靶。所述第一元素可以選自：氫的同位素、氦的同位素、硼的同位素、鋁的同位素等。

根據本公開的不同方案，至少可以實現以下下列效果中的一項或多項：

提供了新的用于轟擊的靶及其形成方法；

提供了新的轟擊靶的方法和系統；

較大提高入射核素和靶中的填隙核素的碰撞幾率；

約束(乃至低溫凍結)靶金屬的晶格振動從而降低了晶格對入射射束的碰撞；

有利于控制靶的溫度、再結晶、維持其單晶態和晶格完整；

有利于能量收集；

有利于轟擊過程以及反應過程控制；以及

有利于資源節約。

附圖說明

附圖構成說明書的一部分，其描述了本公開的實施例，并且連同描述一起用于解釋本公開的原理。參照附圖，根據下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本公開。在附圖中：

圖1是示出作為吸氫金屬的一個示例的鈀的晶格結構的示意圖；

圖2是示出了鈀-氫體系中氫原子在一種典型的相下Pd-H(或Pd-D/T)中的位置模型的透視圖，并且示出了各Pd和H核素在晶格坐標系下的(x,y,z)坐標(以Pd的晶格常數為1單位)；

圖3A示出了根據本公開一個實施例的鈀(Pd)靶中兩個相鄰Pd晶胞的透視圖；

圖3B示出了圖3A的晶胞的正視圖；

圖3C示出了圖3B的視圖的部分放大視圖；