[發(fā)明專利]一種手提式中子發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010455730.6
• 申請日: 2020-05-26
• 公開（公告）號: CN111642054B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳紅濤;趙芳;張凱;鮑杰;于偉翔;阮錫超;劉世龍;侯龍;龔新寶;劉邢宇;張坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國原子能科學(xué)研究院
• 主分類號: H05H3/06
• 分類號: H05H3/06
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;屈獻莊

本發(fā)明屬于中子發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種手提式中子發(fā)生器，包括設(shè)置在主體機箱(1)內(nèi)的D+離子源和冷卻液導(dǎo)流管(3)，冷卻液導(dǎo)流管(3)的頂端設(shè)置高壓輸入模塊，尾端設(shè)置靶電極(29)；直筒型的真空腔(4)的一端與冷卻液導(dǎo)流管(3)密封連接，另一端與D+離子源密封連接，靶電極(29)位于真空腔(4)內(nèi)；冷卻液導(dǎo)流管(3)為靶電極(29)提供冷卻，D+離子源向靶電極(29)發(fā)射D+離子束，使靶電極(29)上產(chǎn)生中子。本發(fā)明可以人為控制中子的產(chǎn)生，結(jié)構(gòu)可以拆分，具有可維修性，壽命基本不受限制，中子產(chǎn)額和尺寸滿足元素活化分析檢測要求，能夠跟活化分析裝置組裝在一起，形成一體化檢測裝置，并能夠通過手提的方式移動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于中子發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種手提式中子發(fā)生器。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段，隨著中子的應(yīng)用范圍日益擴大，對中子源的需求逐漸增多，要求也逐步提高。比如利用中子活化分析在線檢測煤或者水泥等物質(zhì)的元素成分需要用到熱中子，通常采用²⁵²Cf放射源，要求中子源強度達到1E8以上，但是由于該種強度的放射源難以獲得，需要進口，又因為放射源的長期高強度放射性，具有極高的危險性，管理非常不便。另外該放射源的半衰期只有2年半，需要每隔一年或者兩年重新補充一枚以滿足檢測要求，造成放射源越來越多，除了增加成本外，還增加了管理和放射源處理的困難。因此，需要一種可控的中子源代替它，目前國際上逐步采用高產(chǎn)額的D-D中子發(fā)生器代替放射源用于煤或者水泥等物質(zhì)生產(chǎn)的元素活化分析檢測。

產(chǎn)生中子的裝置很多，比如反應(yīng)堆、加速器、中子管、發(fā)生器、同位素放射源等。反應(yīng)堆和加速器由于體積龐大不利于應(yīng)用，目前應(yīng)用較廣泛的是同位素中子源和中子管。同位素中子源具有長期放射性，危險性較高，屬于不可控中子源，管理不便，而且具有半衰期，強度有限，應(yīng)用受到較大的限制。中子管中子產(chǎn)額低、壽命大多只有幾百小時，目前的應(yīng)用大多局限于石油測井。

現(xiàn)已有多種形式的中子發(fā)生器公開并申請了專利。例如：1、中國專利CN102548181A(申請公布日：2012年7月4日)公布了一個小直徑射頻驅(qū)動氘氘中子管，其特點是體積小、中子產(chǎn)額較高，缺點是壽命短，小于1000小時，屬于一次性產(chǎn)品，不具有可維修性。2、中國專利CN102548181A(申請公布日：2012年12月24日)公布了一個小型高產(chǎn)額氘氘中子發(fā)生器，該專利給出了4個實施方案：1)D束能量100keV，D束流強100mA，采用純鈦靶，靶上束流功率10kw；2)將方案1中的D束流強提高到400mA，采用陶瓷靶，靶上束流功率40kw；3)D束能量200keV，束流強1000mA，采用純鈦靶，靶上束流功率200kw；4)將方案3中的鈦靶換成陶瓷靶，束流提高到4000mA，靶上束流功率8000kw。以上四種實施方案從理論上講，可以實現(xiàn)DD中子產(chǎn)額大于10¹¹s^-1，甚至可達10¹²s^-1，但上述方案無論是從離子源產(chǎn)生所述束流強度的可能性來說，還是對于靶的冷卻方法來說，僅僅存在理論上的可能，基本上無法實現(xiàn)。3、中國專利CN203748097U(授權(quán)公告日2014年7月3日)公布了小型定向中子發(fā)生器方案，僅存在理論上的可能，實現(xiàn)起來非常困難，而且該種發(fā)生器體積大、壽命短。4、中國專利CN203761670U(授權(quán)公告日2014年8月6日)公布了一個采用柵極的一種中子發(fā)生器方案，其特點是采用柵極有效抑制二次電子反向加速，產(chǎn)額低、壽命短。

中國專利CN105407621A(申請公布日2016年3月16日)公布了一種緊湊型D-D中子發(fā)生器，其特點是中子產(chǎn)額可大于1×10⁸s^-1量級，但是其尺寸較大，造成使用中子的最小距離增加，使得有效中子產(chǎn)額降低，即樣品處中子注量率降低；另外該發(fā)明使用的離子源是雙等離子源，這種類型的離子源使用壽命只有100小時左右，影響發(fā)生器使用的連續(xù)性，質(zhì)子比只有40％左右，有效束流強度較低；靶的冷卻采用純水，純水經(jīng)過一段時間的使用后其電阻率會降低，需要重新純化或者更換，另外純水最大電阻率只有18MΩ,需要很長的導(dǎo)流管才能達到絕緣要求，造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容