[發明專利]一種D-D中子管靶及制備工藝

在審

• 申請號: 201910163321.6
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109729637A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 陸景彬;劉佳溪;許旭;李成乾
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H05H6/00
• 分類號: H05H6/00;H05H3/06;C25B1/00;C08F110/02;C08F4/50;C08F4/80;C08J5/18
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

本發明涉及一種D?D中子管靶及制備工藝，包括以下步驟：第一，制備氘代乙炔，選用碳化鈣與重水反應制取氘代乙炔，第二，制備氘氣，采取電解重水制取氘氣。第三，制備氘代聚乙烯，選擇催化劑催化氘代乙炔加氘氣反應，使反應停留在生產氘代乙烯的階段。加入引發劑，使氘代乙烯發生聚合反應生產氘代聚乙烯。第四，制備氘代聚乙烯靶膜，用溶液蒸發法制備氘代聚乙烯靶膜。本發明通過選擇合適的中子管靶材料，即氘代聚乙烯靶膜，提高了氫化物原子比，解決了有些金屬氫原子比高但阻止本領高，導致總體中子產額降低。

技術領域

本發明屬于氘靶制備領域，具體涉及一種適用于中子管、中子發生器氘靶的制備。

背景技術

中子管應用廣泛，可用于原子核物理、中子物理、反應堆物理、放射化學和放射醫學等基礎科學研究，中子測量和防護材料的實驗研究，中子輻照生物效應和中子醫療診斷等研究試驗工作。也可直接用于工農業生產，例如中子探礦、中子測井、中子輻照養蟬、反應堆點火，也可開展中子水分測量和活化分析等試驗研究工作。

中子管是一種小型加速器中子源，它把離子源、加速系統、靶、氣壓調節系統密封在一個陶瓷管內，構成一支結構緊湊的電真空器件。中子管的中子產額和壽命受靶性能影響。

中子管實際運行中，很多因素會影響中子產額。在離子束的轟擊下，靶表面逐漸形成氧化物，氧化層隨束流強度變大而更致密，氧化層越厚中子產額越低。離子能量不斷沉積，靶表面發生燒蝕，導致靶升溫釋放氚氣，原子比和中子產額下降；離子源發射的束流中存在雜質離子，損壞靶也會降低中子產額。靶膜在中子管內部用來儲存氘氣氣，它也是發生氘氘核反應的界面，其制作工藝、材料、厚度等因素直接決定中子管產額和壽命。目前吸氫靶膜材料有鈦、鋯、鈧等元素，鈦是迄今為止發現的吸氫密度最高的單質金屬料，用鈦金屬制靶利于靶膜吸附更多氚氣或氘氣，增加氘氘核反應概率，進而提高中子產額，是理想的中子管靶膜材料。單質鈦作中子管薄膜材料不可避免地存在材料性能引起的固有缺陷，如鈦吸氫后塑性、柔韌性及抗拉強度大大下降，出現氫脆現象，甚至在體內產生大量裂紋，影響使用。純鈦靶抗濺射性能不理想，C+、N+、O+等雜質離子降低氫在膜表面的吸附幾率，并影響薄膜體內的氫分布，不易滿足長壽命、高產額的要求。

國內外學者采用在鈦靶膜上鍍保護層，如鈀、鎳、鈦，防止薄膜氧化和雜質離子污染，提高鈦膜吸氫能力。向鈦中摻雜其他金屬，可以改善金屬單質的性能，具有良好的塑性。但也存在一些缺陷，鈀膜的原子質量越大，阻止能力越強，能量損失越大，造成中子產額下降。

發明內容

針對目前現有技術存在的缺陷，本發明提出了一種D-D中子管靶及制備工藝，選擇合適的D-D中子管靶的材料，使靶膜的含氘量增加，增大反應截面，提高中子產額。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案實施:提供一種D-D中子管靶及制備工藝，包括以下步驟：

(1)制備氘代乙炔。

在步驟(1)中，選用碳化鈣與重水反應制取氘代乙炔，實驗裝置使用廣口瓶和分液漏斗。并使用硫酸銅除去雜質，用向下排空氣法收集氘代乙炔。

(2)制備氘氣。

在步驟(2)中，采取電解重水制取氘氣，所用的電解池為石英玻璃制作的，電極為鉑金制作，并用精餾的方法分離提純氘氣。

(3)制備氘代聚乙烯。

在步驟(3)中，選擇催化劑催化氘代乙炔加氘氣反應，使反應停留在生產氘代乙烯的階段，所述催化劑為金屬鈀與銀形成的合金催化劑負載在載體二氧化鈦上。加入引發劑，使氘代乙烯發生聚合反應生產氘代聚乙烯。

(4)制備氘代聚乙烯靶膜。