[发明专利]一种中子变能设备

说明书

本申请涉及中子处理技术领域，提供一种中子变能设备，中子变能设备包括中子通道和磁场装置，极化中子束流在中子通道中沿Z方向运动，中子通道包括变能段，变能段包括正向区、中心区和反向区，正向区位于中心区沿Z方向的上游，反向区位于中心区沿Z方向的下游；磁场装置设置于变能段的外周，磁场装置被配置为在变能段产生交变非均匀磁场，交变非均匀磁场的磁场梯度方向为Z方向，中心区的磁场梯度为零，极化中子束流运动到正向区情况下正向区的磁场方向和极化中子束流运动到反向区情况下反向区的磁场方向相反。本申请的中子变能设备，中子产额相对较高且能谱范围宽。

技术领域

本申请涉及中子处理技术领域，尤其涉及一种中子变能设备。

背景技术

中子有非常广泛的应用，例如，中子可以用于核物理中的核数据测量、材料研究中的中子散射、工业领域的在线分析检测和无损检测、农业领域的中子辐照育种、能源领域的资源勘探、医疗领域的放射医疗和同位素生产、安全领域的爆炸物和毒品检测等。

上述不同应用对中子能量的要求是不同的。能够提供上述应用所需的中子源包括核反应堆、电子加速器打靶中子源、质子和氘离子加速器打靶中子源、中子管、放射性同位素、或者散裂中子源等。

然而，核反应堆、电子加速器打靶中子源、质子和氘离子加速器打靶中子源等中子源的中子产额虽然高，但其中子能谱范围窄，不能满足上述所有应用需求。

中子管和放射性同位素等中子源的中子产额低，且中子的能量为单能，不能满足上述应用对不同中子能量的需求。

散裂中子源虽然产额高且能谱宽，但散裂中子源结构庞大且复杂，建设和运行成本高。

由于中子不带电荷，从中子源产生中子后，中子不能被电场影响而获得能量的改变，为了改变中子的能量，相关技术中，通过中子与其他物质碰撞而交换能量，从而降低中子的能量。但这种方法只能降低中子的能量，而不能增加中子的能量。为此需要建造庞大的散裂中子源来获得高能中子，再将中子慢化到所需要的能量，而在中子慢化的过程中会损失大量中子。

发明内容

有鉴于此，本申请期望提供一种中子变能设备，能够改变中子能量。

为达到上述目的，本申请实施例提供一种中子变能设备，包括：

中子通道，极化中子束流在所述中子通道中沿Z方向运动，所述中子通道包括变能段，所述变能段包括正向区、中心区和反向区，所述正向区位于所述中心区沿Z方向的上游，所述反向区位于所述中心区沿Z方向的下游；

磁场装置，设置于所述变能段的外周，所述磁场装置被配置为在所述变能段产生交变非均匀磁场，所述交变非均匀磁场的磁场梯度方向为Z方向；所述中心区为所述交变非均匀磁场的中心，所述中心区的磁场梯度为零；所述极化中子束流运动到所述正向区情况下所述正向区的磁场方向和所述极化中子束流运动到所述反向区情况下所述反向区的磁场方向相反。

一些实施例中，所述磁场装置包括用于产生所述交变非均匀磁场的螺线管线圈。

一些实施例中，所述螺线管线圈的励磁电流的波形为正弦波形。

一些实施例中，所述磁场装置包括用于产生所述交变非均匀磁场的射频谐振件。

一些实施例中，所述磁场装置的数量和所述变能段的数量均为多个，多个所述变能段沿Z方向布置，每个所述变能段对应设置一个所述磁场装置。

一些实施例中，所述中子变能设备包括用于生成所述极化中子束流的中子极化装置，所述中子极化装置位于所述中子通道沿Z方向的上游，所述中子极化装置生成的极化中子取向为Z方向。

一些实施例中，所述中子极化装置包括极化离子源，所述极化离子源通过极化的氘离子聚变生成所述极化中子束流。