[實(shí)用新型]一種基于緊湊型中子源的便捷拆卸式主動(dòng)水冷固態(tài)氘靶

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202222333521.1
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN218071890U
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐偉;李磊;孟獻(xiàn)才;王紀(jì)超;梁立振;孔德峰;胡純棟;羅廣南
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥綜合性國家科學(xué)中心能源研究院（安徽省能源實(shí)驗(yàn)室）
• 主分類號: H05H6/00
• 分類號: H05H6/00;H05H3/06;H05K7/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 李曉莉

本實(shí)用新型公開了一種基于緊湊型中子源的便捷拆卸式主動(dòng)水冷固態(tài)氘靶，包括微米級固態(tài)鈦膜、鈦膜載體、水冷基底。通過氘離子束轟擊固態(tài)鈦膜，將氘沉積在鈦膜中，并與隨后進(jìn)入的氘離子束碰撞產(chǎn)生中子；采用傳熱能力強(qiáng)的無氧銅作為鈦膜的載體；利用鈦膜載體側(cè)邊的螺紋結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與水冷基底的便捷安裝和拆卸；采用無氧銅作為水冷基底的材料，其內(nèi)部開設(shè)多道環(huán)形水冷結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靶上熱流快速有效移除，避免固態(tài)鈦膜中沉積的氘粒子因溫度過高從鈦膜中解吸，影響中子產(chǎn)額。本實(shí)用新型提供了一種適用于緊湊型氘?氘中子發(fā)生器的便捷拆卸式主動(dòng)水冷固態(tài)氘靶，可為基于緊湊型加速器中子源系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及基于緊湊型加速器中子源在中子測量及輻照中應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于緊湊型中子源的便捷拆卸式主動(dòng)水冷固態(tài)氘靶。

背景技術(shù)

中子作為重要的研究工具已廣泛應(yīng)用于冶金、化學(xué)、生物化學(xué)、中子治療、食品、中子照相、石油勘探、地質(zhì)和礦物勘探等諸多領(lǐng)域，并取得了許多重要成果。中子源類型通常按照中子的產(chǎn)生方式分為以下三類，即：放射性同位素中子源、反應(yīng)堆中子源、加速器中子源。加速器中子源是利用加速器產(chǎn)生并加速帶電粒子，轟擊某些靶物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生中子。與同位素中子源相比，低能帶電離子加速器中子源中子產(chǎn)額高，單色性好，在停止運(yùn)行的狀況下，一般沒有很強(qiáng)的放射性；與電子加速器白光中子源及反應(yīng)堆中子源相比，低能帶電離子加速器中子源造價(jià)低，能夠獲得單能中子，可以向小型化方向發(fā)展，在中子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，故氘-氘中子發(fā)生器是最有前途可小型化的加速器中子源之一。

在氘-氘緊湊型中子發(fā)生器中，氘靶是其核心關(guān)鍵部件之一，氘靶的性能直接決定了中子發(fā)生器的中子產(chǎn)額和壽命。氘靶一般由靶襯底和吸氘膜兩部分組成。靶襯底一般采用具有良好導(dǎo)熱性能的銅或鉬材料制成。而吸氘膜最常用且理想的金屬是鈦，金屬元素鈦在髙溫下對H、D、T元素具有極強(qiáng)的吸附能力，鈦的氫化物是目前為止氫密度最高的，是液態(tài)氫密度的兩倍多。緊湊型中子發(fā)生器上的靶通常使用的是固態(tài)靶結(jié)構(gòu)，特別是對于鈦襯底的氘鈦靶，其靶片的溫度需要嚴(yán)格控制在200℃以內(nèi)，以避免鈦襯底中沉積的氘粒子脫附，影響氘氘反應(yīng)的中子產(chǎn)額及系統(tǒng)穩(wěn)定性。目前，以鈦?zhàn)鳛槲诫囊r底材料主要有兩種類型：一種是氘鈦吸附靶，即在鈦膜制備好之后，在高溫條件下自然吸附氘，在鈦膜中形成氘化鈦；另一種是在靶襯底上鍍或焊接純鈦片，然后利用主動(dòng)的氘離子束轟擊，不斷在鈦膜中沉積氘粒子，形成氘靶。鑒于此，設(shè)計(jì)一種便捷拆卸的且具有強(qiáng)的熱移除能力的氘靶對于緊湊型氘-氘中子源的應(yīng)用具有重要意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的提供一種能長時(shí)間穩(wěn)定持續(xù)產(chǎn)生中子的氘靶，可以實(shí)現(xiàn)靶的便捷安裝與拆卸，同時(shí)還能滿足中子產(chǎn)額及靶中高熱負(fù)荷的移除和系統(tǒng)的持續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行的需求。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于緊湊型中子源的便捷拆卸式主動(dòng)水冷固態(tài)氘靶，包括有微米級固態(tài)鈦膜、便捷拆卸鈦膜載體和水冷基底。所述的微米級固態(tài)鈦膜設(shè)置在便捷拆卸鈦膜載體上；所述的便捷拆卸鈦膜載體采用螺紋連接的方式與底部水冷基底連為一體；所述的水冷基底頂部開設(shè)有與便捷拆卸鈦膜載體匹配的凹槽，凹槽邊緣開設(shè)有一個(gè)放氣口，在水冷基底內(nèi)部開設(shè)有多道環(huán)形水冷結(jié)構(gòu)，在水冷基底底部開設(shè)有冷卻水的進(jìn)水口和冷卻水的出水口。

進(jìn)一步地，所述多道環(huán)形水冷結(jié)構(gòu)相互連通。

進(jìn)一步地，所述冷卻水的進(jìn)水口和冷卻水的出水口均與所述環(huán)形水冷結(jié)構(gòu)連通。

進(jìn)一步地，冷卻水的進(jìn)水口和冷卻水的出水口，均與低活化鋼水管連接。

進(jìn)一步地，所述的便捷拆卸鈦膜載體為帶螺紋結(jié)構(gòu)的圓形無氧銅塊。

優(yōu)選地，所述多道環(huán)形水冷結(jié)構(gòu)為多道環(huán)形水槽結(jié)構(gòu)。