[实用新型]一种基于紧凑型中子源的便捷拆卸式主动水冷固态氘靶

说明书

本实用新型公开了一种基于紧凑型中子源的便捷拆卸式主动水冷固态氘靶，包括微米级固态钛膜、钛膜载体、水冷基底。通过氘离子束轰击固态钛膜，将氘沉积在钛膜中，并与随后进入的氘离子束碰撞产生中子；采用传热能力强的无氧铜作为钛膜的载体；利用钛膜载体侧边的螺纹结构，实现与水冷基底的便捷安装和拆卸；采用无氧铜作为水冷基底的材料，其内部开设多道环形水冷结构，实现靶上热流快速有效移除，避免固态钛膜中沉积的氘粒子因温度过高从钛膜中解吸，影响中子产额。本实用新型提供了一种适用于紧凑型氘‑氘中子发生器的便捷拆卸式主动水冷固态氘靶，可为基于紧凑型加速器中子源系统在生产生活中的广泛应用提供良好的技术基础。

技术领域

本实用新型涉及基于紧凑型加速器中子源在中子测量及辐照中应用的技术领域，尤其涉及一种基于紧凑型中子源的便捷拆卸式主动水冷固态氘靶。

背景技术

中子作为重要的研究工具已广泛应用于冶金、化学、生物化学、中子治疗、食品、中子照相、石油勘探、地质和矿物勘探等诸多领域，并取得了许多重要成果。中子源类型通常按照中子的产生方式分为以下三类，即：放射性同位素中子源、反应堆中子源、加速器中子源。加速器中子源是利用加速器产生并加速带电粒子，轰击某些靶物质时产生中子。与同位素中子源相比，低能带电离子加速器中子源中子产额高，单色性好，在停止运行的状况下，一般没有很强的放射性；与电子加速器白光中子源及反应堆中子源相比，低能带电离子加速器中子源造价低，能够获得单能中子，可以向小型化方向发展，在中子技术应用领域有广阔的应用前景，故氘-氘中子发生器是最有前途可小型化的加速器中子源之一。

在氘-氘紧凑型中子发生器中，氘靶是其核心关键部件之一，氘靶的性能直接决定了中子发生器的中子产额和寿命。氘靶一般由靶衬底和吸氘膜两部分组成。靶衬底一般采用具有良好导热性能的铜或钼材料制成。而吸氘膜最常用且理想的金属是钛，金属元素钛在髙温下对H、D、T元素具有极强的吸附能力，钛的氢化物是目前为止氢密度最高的，是液态氢密度的两倍多。紧凑型中子发生器上的靶通常使用的是固态靶结构，特别是对于钛衬底的氘钛靶，其靶片的温度需要严格控制在200℃以内，以避免钛衬底中沉积的氘粒子脱附，影响氘氘反应的中子产额及系统稳定性。目前，以钛作为吸附氘的衬底材料主要有两种类型：一种是氘钛吸附靶，即在钛膜制备好之后，在高温条件下自然吸附氘，在钛膜中形成氘化钛；另一种是在靶衬底上镀或焊接纯钛片，然后利用主动的氘离子束轰击，不断在钛膜中沉积氘粒子，形成氘靶。鉴于此，设计一种便捷拆卸的且具有强的热移除能力的氘靶对于紧凑型氘-氘中子源的应用具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型目的提供一种能长时间稳定持续产生中子的氘靶，可以实现靶的便捷安装与拆卸，同时还能满足中子产额及靶中高热负荷的移除和系统的持续安全稳定运行的需求。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于紧凑型中子源的便捷拆卸式主动水冷固态氘靶，包括有微米级固态钛膜、便捷拆卸钛膜载体和水冷基底。所述的微米级固态钛膜设置在便捷拆卸钛膜载体上；所述的便捷拆卸钛膜载体采用螺纹连接的方式与底部水冷基底连为一体；所述的水冷基底顶部开设有与便捷拆卸钛膜载体匹配的凹槽，凹槽边缘开设有一个放气口，在水冷基底内部开设有多道环形水冷结构，在水冷基底底部开设有冷却水的进水口和冷却水的出水口。

进一步地，所述多道环形水冷结构相互连通。

进一步地，所述冷却水的进水口和冷却水的出水口均与所述环形水冷结构连通。

进一步地，冷却水的进水口和冷却水的出水口，均与低活化钢水管连接。

进一步地，所述的便捷拆卸钛膜载体为带螺纹结构的圆形无氧铜块。

优选地，所述多道环形水冷结构为多道环形水槽结构。