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[发明专利]一种电子束辐照掺杂石墨烯的方法及其在辐伏同位素电池中的应用-CN202310913195.8在审
发明人：王晓彧;韩运成;何厚军;冯加明 -专利权人：湖北科技学院
申请日： 2023-07-25 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： C23C16/50 文献下载
摘要：本发明公开一种电子束辐照掺杂石墨烯的方法及其在辐伏同位素电池中的应用。该电子束辐照掺杂石墨烯的方法，包括步骤：S1、利用化学气相沉积法或等离子体增强化学气相沉积法在铜基或镍基表面生长石墨烯；S2、利用电子加速器设备对上述铜基或镍基石墨烯表面进行电子束辐照；S3、通过衬底剥离技术，将辐照掺杂后的石墨烯与铜基或镍基衬底分离，从而得到电子束辐照掺杂石墨烯。同时提供一种电子束辐照掺杂石墨烯在辐伏同位素电池中的应用。本发明不仅能实现石墨烯材料半导体性能的有效调控，同时能够保证石墨烯辐伏同位素电池的长期稳定运行，为电子束辐照掺杂石墨烯工业化生产和加工以及石墨烯辐伏同位素电池的商业化应用提供技术支持。
一种电子束辐照掺杂石墨方法及其同位素电池中的应用

[发明专利]一种微型铅基反应堆燃料组件-CN202310512144.4在审
发明人：梅华平;肖丹;王海霞;韩运成;陈思泽;余大利;李桃生;郁杰 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2023-05-09 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： G21C3/04 文献下载
摘要：本发明涉及一种微型铅基反应堆燃料组件。该燃料组件包括：燃料棒，包括包壳以及依次设置在包壳内的滤芯部件、压紧弹簧、第一反射层、燃料柱和第二反射层；操作头，设置在燃料棒具有第一反射层上端塞的一端，用于燃料棒的顶端定位以及将燃料棒内的裂变气体汇集导出；冷却剂入口，设置在燃料棒具有第二反射层的一端，用于向燃料组件中通入冷却剂并对冷却剂的流量进行调节。该燃料组件能够解决现有技术中的不足，通过合理的结构设计和材料选择，在满足反应堆安全性要求的同时，能够实现堆芯体积的小型化和重量轻量化。
一种微型反应堆燃料组件

[发明专利]一种基于三维通孔结构的核电池及其制备方法-CN202211392693.4在审
发明人：王晓彧;韩运成;张佳辰;何厚军;任雷;张思纬;李桃生 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2022-11-08 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： G21H1/06 文献下载
摘要：本发明公开一种基于三维通孔结构的核电池及其制备方法，所述核电池包括三维通孔PIN结半导体换能单元、放射源和电极层；所述单元自上而下依次为：P型半导体层、本征半导体层和N型半导体层；放射源填充在本征半导体通孔中，P型半导体通孔和N型半导体通孔中填充电绝缘材料，所述方法包括：在半导体衬底上得PIN结构，刻蚀得三维通孔阵列；在所述阵列底部制金属种子层，在N型半导体通孔中填充导电材料；在本征半导体通孔中填充放射源材料，在P型半导体通孔中填充电绝缘材料，在N型半导体通孔中将上述填充的导电材料转换为电绝缘材料。本发明提高放射源衰变粒子在本征层内的能量沉积和放射源衰变能到电能的转换效率，实现高输出性能核电池的制备。
一种基于三维结构核电及其制备方法

[发明专利]应用在深海极端环境下的放射源盒子及封装结构、电池-CN202211236866.3在审
发明人：李京伟;庾文庆;林银河;查鸿凯;韩运成;汤文明;罗来马 -专利权人：合肥工业大学
申请日： 2022-10-10 - 公布日： 2022-12-23 - 主分类号： G21F1/08 文献下载
摘要：本发明公开了应用在深海极端环境下的放射源盒子及封装结构、电池。所述深海极端环境指：在200MPa压强下，同时承受所述放射源500～800℃的工况温度。所述盒子为多层结构，由内而外依次为：稀贵金属及合金体系层、钽钨基合金层、碳基材料层、镍铜基合金层。稀贵金属及合金体系层包括钌Ru、铑Rh、钯Pd、锇Os、铱Ir、铂Pt、钍Th及合金体系，合金的组成为其中任意几种的组合。钽钨基合金层为钽或钨合金或者是含有难熔金属元素的合金。碳基材料层为碳纤维结构或者石墨烯结构复合材料或者碳成分为主的复合材料。镍铜基合金层包含锆Zr、钛Ti、铌Nb、钒V强化剂中的至少一种。该结构同时具有熔点高、强度高、耐腐蚀性良好、力学性能高等优点。
应用深海极端环境放射源盒子封装结构电池

[发明专利]一种SiC三维PIN结构辐射伏特式3-CN202010854285.0有效
发明人： 韩运成;张佳辰;柳伟平;王晓彧;李桃生 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2020-08-21 - 公布日： 2022-12-06 - 主分类号： G21H1/04 文献下载
摘要：本发明提供了一种SiC三维PIN结构辐射伏特式3H源同位素电池，包括呈三维结构的SiC换能元件(1)、电极单元(2)和至少一个3H同位素源(3)，所述SiC换能元件(1)采用PIN型结构，所述3H同位素源(3)设置在所述SiC换能元件(1)内，所述电极单元(2)与所述SiC换能元件(1)连接。本发明结构简单，利用长半衰期、高能量密度、不易受环境影响、价格便宜的3H同位素作为能量来源，换能单元材料SiC为第三代半导体材料，能量转换效率高，抗辐射，抗高温，形成可以长时间、适应能力强和稳定工作的电源装置。
一种 sic 三维 pin 结构辐射伏特 base sup

[发明专利]一种基于石墨烯的异质结同位素电池-CN202010868066.8有效
发明人：柳伟平;韩运成;王晓彧;张佳辰;李桃生 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2020-08-25 - 公布日： 2022-12-02 - 主分类号： G21H1/06 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于石墨烯的异质结同位素电池，包括石墨烯异质结能量转换结构和与所述石墨烯异质结能量转换结构相配合的放射源，所述石墨烯异质结能量转换结构包括衬底材料层，设置在所述衬底材料层的背面的背电极，设置在所述衬底材料层的正面的石墨烯层，所述石墨烯层与所述衬底材料层之间形成异质结。本发明采用石墨烯与半导体材料形成异质结，异质结金属层的石墨烯的厚度仅几个纳米，减小了金属层对源层的吸收阻挡作用，并且石墨烯的功函数较高，能与半导体材料形成较大的内建电场，有利于开路电压的提升，同时石墨烯还能作为电极材料，进一步减小放射源衰变粒子的能量损失提高了同位素电池的整体能量转换效率。
一种基于石墨异质结同位素电池

[发明专利]一种基于气动磁镜中子源驱动的次临界同位素生产系统-CN202210886315.5在审
发明人： 韩运成;熊厚华;任雷;曾秋孙;王晓彧;李桃生 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2022-07-26 - 公布日： 2022-10-18 - 主分类号： G21G1/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于气动磁镜中子源驱动的次临界同位素生产系统，包括：气动磁镜中子源(S1)，用于通过发生氘氘反应产生聚变中子；次临界包层(S2)，设置在所述气动磁镜中子源(S1)内，含有低浓缩235U盐溶液，用于通过中子与235U发生裂变反应产生放射性同位素；分离提纯单元(S3)，与所述次临界包层(S2)连接，用于对产生的放射性同位素进行分离提纯。本发明利用氘氘聚变型反应的高源强气动磁镜中子源，由于氘相对于氚的获取更容易、存储更安全、成本更低等特点，本发明具有造价低、中子通量高和同位素生产效率高等优点。
一种基于气动磁镜中子源驱动临界同位素生产系统

[发明专利]一种基于金属-绝缘-半导体结构的叠层慢中子探测器及其制备方法-CN202210561590.X在审
发明人：任雷;韩运成;何厚军;张锐;王晓彧;张佳辰;陈思泽;郁杰 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2022-05-23 - 公布日： 2022-09-02 - 主分类号： G01T3/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于金属‑绝缘‑半导体结构的叠层慢中子探测器及其制备方法。叠层结构慢中子探测器是由多个基本探测单元通过串联或并联的方式叠加构成的。所述基本探测单元包含隔离层、栅电极金属层、中子转换材料绝缘层、半导体层、衬底以及欧姆接触金属层，生长在半导体层上的中子转换材料薄膜为绝缘层，构成了金属电极‑中子转换材料薄膜‑半导体‑金属电极的结构。本发明在传统金属‑半导体的肖特基结构探测器的基础上增加了一层中子转换材料薄膜绝缘层，实现对慢中子响应，提高了器件的紧凑型，相比于传统肖特基结构探测器可降低1～2个量级的器件暗电流，提高信噪比以及对特征峰的能量分辨率。
一种基于金属绝缘半导体结构叠层慢中子探测器及其制备方法

[发明专利]一种硅基叠层结构辐射伏特式同位素电池-CN202210502108.5在审
发明人：陈春花;何厚军;韩运成;任雷;张佳辰;王晓彧;张思纬 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2022-05-10 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： G21H1/06 文献下载
摘要：本发明提供了一种硅基叠层结构辐射伏特式同位素电池，包括呈超薄叠层结构的硅换能元件(1)、同位素源(2)和电极单元(3)。所述硅换能元件(1)采用PN结型或PIN结型结构，所述同位素源(2)设置在所述两层硅换能元件(1)之间，所述电极单元(3)位于硅换能元件(1)两侧用于引出生成电流。本发明结构简单，利用3H同位素、63Ni同位素、或147Pm同位素作为能量来源，换能单元材料硅制备工艺相对成熟，可形成适应能力强和长时间稳定工作的电源装置。本发明同位素电池的功率密度可达到500μW/cm3以上，相对传统的平面结构同位素电池可提升1‑2个数量级。
一种硅基叠层结构辐射伏特同位素电池

[发明专利]一种用于同位素电池瞬时输出功率的增强方法-CN202210111800.5在审
发明人：陈春花;肖丹;韩运成;陈思泽;李桃生;汪建业;梅华平 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2022-01-29 - 公布日： 2022-05-27 - 主分类号： H02J7/00 文献下载
摘要：本发明公开一种用于同位素电池瞬时输出功率的增强方法，所述电池的外围辅助部件及电路包括：辅助电池组、快充电路、功率检测电路、功率分配电路和负载，所述方法包括以下步骤：1、辅助电池充电管理，当负载功率小于同位素电池设计输出功率时，辅助电池组不对外输出功率，由同位素电池负责给辅助电池组充电；2、辅助电池功率输出管理，当负载功率大于同位素电池设计输出功率时，充电回路完全切断，辅助电池组协助同位素电池补充输出功率。本发明采用电池组作为辅助功率源，再通过功率调节电路及模糊控制算法实现对辅助电池组充电功率和辅助输出功率的智能控制。在保障系统功耗的情况下，实现同位素电池能源利用的最大化，延长电池的使用寿命。
一种用于同位素电池瞬时输出功率增强方法

[发明专利]一种集光电和热电转换于一体的复合式同位素电池-CN202210094996.1在审
发明人：任雷;陈春花;韩运成;张佳辰;郁杰;何厚军 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2022-01-26 - 公布日： 2022-05-24 - 主分类号： G21H1/06 文献下载
摘要：本发明公开一种集光电和热电转换于一体的复合式同位素电池，包括β放射性气态光源、光伏转换模块和温差热电转换模块；β放射性气态光源利用气态β放射源衰变释放的β粒子激发形成气态激基缔合物，而后退激形成光源，未被利用的衰变粒子以及光子的能量转换为热能，形成热源；光伏转换模块在β放射性气态光源内部，实现对β放射性气态光源的光电转换；温差热电转换模块与β放射性气态光源连接，用于接受其释放出的热能，实现对β放射性气态光源的热电转换。本发明将未被光伏转换模块转换的衰变能作为温差热电转换模块的热源，高效回收利用β放射性气态光源的热能，能量转换效率相比于传统放射性同位素温差发电器提高5倍以上，满足面向深空、深海等无人值守设备及仪表等的供电需求。
一种光电热电转换一体复合同位素电池

[发明专利]一种固体材料中氚含量的测量方法-CN202111534622.9在审
发明人：肖丹;陈思泽;梅华平;韩运成;章勇;张思纬;张早娣;李桃生 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2021-12-15 - 公布日： 2022-04-19 - 主分类号： G01T1/185 文献下载
摘要：本发明提供了一种固体材料中氚含量的测量方法，包括，S1：将被测对象置于平行电极板之间，改变电极板两端的电压参数，获取多组能谱数据；S2：计算在不同电场强度下，β射线诱发的X射线能谱数据；S3：建立多能谱组合反演模型，构建总射线能谱与不同深度的射线能谱在电场下的函数关系，基于不同电场强度下的反演模型，求解氚在不同深度的分布情况。本发明的优点在于：通过加高压的手段对测量谱进行增强，避免在测量过程中产生较大的误差，为后续的数据反演提供了保障，提高了反演计算的准确率。
一种固体材料含量测量方法

[发明专利]一种网状支撑薄膜源直充式同位素电池-CN201810884604.5有效
发明人： 韩运成;吴宜灿;李桃生;季翔;刘超 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2018-08-06 - 公布日： 2021-11-26 - 主分类号： G21H1/02 文献下载
摘要：本发明属于同位素电池领域，涉及一种网状支撑薄膜源直充式同位素电池。所述电池包括发射极、收集极、填充介质和电池外壳，所述电池包括多个基本单元，一个基本单元由一个发射极和一个收集极组成，填充介质填充在发射极和收集极之间，发射极的两端通过发射极连接材料与电池外壳连接，发射极为双层或三层结构；每两个收集极之间通过绝缘支撑材料连接，所有收集极通过收集极连接材料串联，发射极为双面发射，除两端的收集极外其余收集极为双面收集。所述结构简单，通过双面直接收集放射性同位素源衰变过程中不断释放出的带电粒子，将其衰变能直接转化为电能。
一种网状支撑薄膜源直充式同位素电池

[发明专利]一种基于Th-U自持循环的99-CN202110405738.6在审
发明人： 韩运成;任雷;陈思泽;李桃生;郁杰 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2021-04-15 - 公布日： 2021-07-27 - 主分类号： G21G1/06 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于Th‑U自持循环的99Mo次临界生产装置，包括加速器系统、99Mo生产系统和分离纯化单元；加速器系统用于加速、运输离子束流，并产生中子；99Mo生产系统从内到外依次包括中子倍增层、232Th‑233U盐溶液、中子反射层和屏蔽层；中子倍增层用于产生高中子通量；232Th‑233U盐溶液用于233U(n,f)99Mo反应生产99Mo，同时，中子与232Th反应转化为233U，以达到Th‑U自持循环；分离纯化单元用于99Mo的分离提纯。本发明还提供了一种99Mo次临界生产方法。本发明结构工艺简单、成本低、99Mo产量高，且满足Th‑U自持循环，15年内无需额外添加燃料。
一种基于 th 自持循环 base sup 99

[发明专利]一种基于加速器驱动的99-CN201910992641.2有效
发明人：李春京;韩运成;柳伟平;黄群英;王芳 -专利权人：中国科学院合肥物质科学研究院
申请日： 2019-10-18 - 公布日： 2021-01-05 - 主分类号： G21G1/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于加速器驱动的99Mo次临界生产装置及方法，包括加速器单元、辐照生产单元以及分离纯化单元；加速器单元从输出方向上依次包括高能粒子源、准直器、加速器、靶和靶腔，高能粒子源经过准直器、加速器准确轰击位于辐照生产单元中心靶腔内的靶产生中子；辐照生产单元为同心圆柱形结构，从内到外依次包括中子慢化层、中子倍增层、低浓缩铀盐溶液、中子反射层，屏蔽层；其中，低浓缩铀盐溶液置于裂变反应容器中密封，靶腔内的靶产生的发射中子经过中子慢化层、中子倍增层得到高中子通量并与低浓缩铀盐溶液发生反应，反应后的溶液通过管道进入分离纯化单元，中子反射层、屏蔽层依次从内向外设置并处于外层用于减少中子损失。
一种基于加速器驱动 base sup 99

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