[发明专利]一种放射性同位素中子源及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射性同位素中子源，特别涉及一种利用陶瓷烧结技术制备的中子源及其制备方法。

背景技术

中子源即能够产生中子的装置，是进行中子核反应、中子衍射等中子物理实验的必要设备。自由中子是不稳定的，它可以衰变为质子放出电子和反电中微子，平均寿命只有15分钟，无法长期储存，需要由适当的产生方法源源供应。目前主要方法有以下3种：①放射性同位素中子源：体积小，制备简单，使用方便。(α，n)中子源利用核反应9Be+α→12C+n+5.701兆电子伏特(MeV)将放射α射线的238Pu、226Ra或241Am同金属铍粉末按一定比例均匀混合压制成小圆柱体密封在金属壳中。(γ，n)中子源利用核反应中发出的γ射线来产生中子，有24Na-Be源，124Sb-Be源等。②加速器中子源：利用加速器加速的带电粒子轰击适当的靶核，通过核反应产生中子，最常用的核反应有(d，n)、(p，n)和(γ，n)等，其中子强度比放射性同位素中子源大，可以在很宽的能区上获得单能中子。加速器采用脉冲调制后，可成为脉冲中子源。③反应堆中子源：利用原子核裂变反应堆产生大量中子。反应堆是最强的热中子源。在反应堆的壁上开孔，即可把中子引出。所得的中子能量是连续分布的，很接近麦克斯韦分布。采取一定的措施，可获得各种能量的中子束。

鉴于放射性同位素中子源具有体积小、制备简单、使用方便等特点，目前在科学实验中采用广泛。放射性同位素中子源一般采用放射性材料，如二氧化镅、二氧化钚和金属铍颗粒。制备时将上述放射性材料简单混合压制成型，封装入不锈钢壳中。如图1所示，由于这种简单混合的制备工艺未能使各种材料混合均匀，所制备中子源的源芯疏松易碎，内部金属铍颗粒分布杂乱，颗粒大小不均，从而造成中子输出不均匀，不稳定。源芯中的放射性物质在不锈钢壳体破裂后极易扩散，污染环境，危害人体健康。如源芯在水中浸泡后放射性也易扩散。因此如何提高中子源源芯内部均匀度，增强其坚固性、稳定性已成为本领域尚待解决的一个问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种放射性同位素中子源，用以解决现有技术中存在的上述问题。本发明所述的放射性同位素中子源，源芯具有优良的坚固性、稳定性，大大降低了放射性污染。

本发明的另一个目的在于提供一种上述放射性同位素中子源的制备方法。

为达成上述目的，本发明提供一种制备放射性同位素中子源的方法，包括以下步骤：

a.称量配料：将二氧化镅和/或二氧化钚与金属铍进行称量，其中所述二氧化镅和/或二氧化钚的重量与金属铍的重量比为1∶6～1∶10；对助熔剂进行称量；

b.混合研磨：将上述称量出的物料先经初步混合，再进行球磨；所述初步混合在密闭环境下进行并同时加入所述助熔剂，初步混合完成后在密闭环境下放置3～4小时，所述球磨时间为10～12小时，且球磨完成后加入粘合剂并搅拌均匀；

c.压制成型：将上述混合研磨后的物料压制成所需形状的源芯；

d.烧结成陶瓷：将上述所制成的源芯进行烧结，制成陶瓷体源芯；

e.封装入壳：将上述陶瓷体源芯封装入外壳中。

优选为所述压制成型步骤中使用油压机和钢模压制成型。

更优选为，所述烧结成陶瓷步骤按以下操作烧结：

本发明提供的放射性同位素中子源，由于其源芯为陶瓷体，因此源芯坚固、稳定，且在水中浸泡后不扩撒，大大降低了放射性污染。另外，由于其各组分均被球磨成纳米级颗粒，因此源芯内部金属铍颗粒分布均匀，颗粒大小均匀，中子输出均匀稳定。同时纳米技术降低了陶瓷烧结温度，降低了二氧化镅、二氧化钚的挥发和金属铍的氧化，提高了产率。

附图说明

图1为现有技术制备的中子源源芯的剖视图；

图2为本发明所述的中子源制备方法的流程图；

图3为本发明所述的中子源源芯的剖视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容很容易地了解本发明的其它优点与功效。本发明也可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修饰与变更。

如图2所示，本发明提供的中子源可用以下方法制备：

实施例1制作100毫居Am/Be陶瓷中子源

1)分别称量出二氧化镅(AmO₂)粉末33.33毫克，100nm粒度的金属铍(Be)粉333.33毫克备用；