[實用新型]一種用于基于加速器中子源系統的水冷固態鋰靶

有效

• 申請號: 202121539204.4
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN215345192U
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 孟獻才;李磊;徐偉;孔德峰;湯中亮;梁立振;胡純棟
• 申請（專利權）人: 合肥綜合性國家科學中心能源研究院（安徽省能源實驗室）;中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H05H6/00
• 分類號: H05H6/00;H05H3/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本實用新型公開了一種用于基于加速器中子源系統的水冷固態鋰靶，包括固態鋰薄膜、無氧銅基底、低活化鋼盲板。通過質子束轟擊固態鋰薄膜實現足額中子的產生；利用無氧銅基底及內部翅片通道水冷結構實現對沉積在固態鋰薄膜內部及無氧銅基底表面質子束熱流的有效清除，避免固態鋰薄膜的熔化和無氧銅基底的損傷；在不影響中子特性的前體下，采用低活化鋼制備盲板可實現材料的低活化性；通過無氧銅基底與低活化鋼盲板焊接形成模塊，實現鋰靶模塊的穩固性，避免轉運過程中因晃動等因素造成固態鋰薄膜及冷卻結構的損傷。本實用新型提供了一種能長時間穩定持續產生中子的鋰靶，可為基于加速器中子源系統在生產生活中的廣泛應用提供良好的技術基礎。

技術領域

本實用新型涉及基于加速器中子源在醫療中應用的技術領域，尤其涉及一種用于基于加速器中子源系統的水冷固態鋰靶。

背景技術

硼中子俘獲治療(BNCT)是一種精準、高效的二元治療癌癥的新方法。BNCT同時需要中子源和含硼藥物。利用中子與硼元素產生的核反應治療腫瘤，腫瘤部位乏氧細胞的復活率幾乎為零，術后癌癥復發率極低，在大范圍選擇性破壞癌細胞的同時不損害正常組織。針對大范圍彌散性惡性腫瘤及中晚期癌癥，如顱腦腫瘤、復發性頭頸部腫瘤等復發和轉移腫瘤，具有特殊治療優勢。

基于加速器的中子源設備具有結構簡單，安裝簡便、占地面積小、安全穩定等優勢，適合在醫院普及。基于加速器中子源的原理是利用加速器產生的離子束轟擊靶材產生中子。質子束打鋰具有中子產額高、中子特性好等優點被外認為是產生中子源的最佳選擇。但在中子源鋰靶的設計過程中也存在一定的困難，高能質子束入射鋰靶時絕大部分質子會滯留在靶材中形成很高的熱沉積，造成靶材損傷及靶系統的不穩定性。另外，鋰是低熔點的堿金屬(熔點180℃)，在質子束轟擊鋰靶時鋰可能會熔化或脫落，因此，鋰靶表面高熱負荷的有效移除是靶設計中的難點。鑒于此，設計一種滿足中子產額且有效清除表面熱負荷的穩態運行的鋰靶對于加速器中子源設備在生產生活中的廣泛應用具有重要意義。

實用新型內容

本實用新型目的提供一種用于基于加速器中子源系統的水冷固態鋰靶，能長時間穩定持續產生中子，既能滿足中子產額需求，又能實現靶表面高熱負荷的清除和系統的持續安全穩定運行。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種用于基于加速器中子源系統的水冷固態鋰靶，包括有固態鋰薄膜、無氧銅基底、低活化鋼盲板。所述的固態鋰薄膜通過鋰真空蒸鍍于無氧銅基底上；所述的無氧銅基底為長方體位于低活化鋼盲板上方，采用真空釬焊與低活化鋼盲板連為一體，無氧銅基底內部設計有翅片通道水冷結構；所述的低活化鋼盲板表面開有比無氧銅基底略大的坑槽，無氧銅基底四邊的下部真空焊接于低活化鋼盲板上的坑槽中，低活化鋼盲板與無氧銅基底內部水槽中間相接處設計兩個深度為低活化鋼盲板厚度一半的水孔，水孔往低活化鋼盲板邊緣方向設計有水道b并與低活化鋼水管連接。

進一步地，所述的固態鋰薄膜為采用真空蒸鍍技術將高純度的鋰⁷蒸鍍在無氧銅基底上(質子束轟擊鋰膜產生的中子量與鋰⁷含量呈正比)，固態鋰薄膜的面積和厚度尺寸可質子束和中子參數來設定。比如：為滿足2.5MeV、20mA質子束加速器系統和不低于1×10¹³n.s^-1.cm^-2中子量的需求，固態鋰薄膜為Φ150mm的圓形，厚度為100μm。