中子发生器用氚靶的研究进展

对粒子加速器和密封中子管用氚靶的工作原理、制备过程及基本要求,包括具有较高的载氚密度、较高的热稳定性、氚靶靶膜应具有较低的3He释放率和掉粉率等作了简要介绍.在此基础上,综述了近年来在金属氚化物膜块结构和性质、靶膜表面性质、金属氚化物的氦释放和新型靶材料的研制等方面的进展,提出了今后中子发生器氚靶的研究方向,主要涉及新型靶材料设计开发、新型结构靶研制、氚化物靶膜结构及其氦释放行为研究等方面.     

大面积氘/氚靶制备及中子产额分析

大面积氘/氚靶是实现高产额强流中子源的关键部件,是氘、氚中子源广泛应用的前提条件。本工作采用磁控溅射镀膜与多弧离子镀结合的方式,制备以铜或钼为基底、直径大于500 mm的大面积钛膜。针对制备的钛膜,采用自研的氘/氚靶生产系统,经过除气、净化、高温吸氘/氚、尾气回收等流程,生产了氘/氚钛原子比大于1.85的氘靶、氚靶,采用Ф22 mm的小靶片,进行氘束流加速器中子产额测试,研制的氘靶中子产额达到8.0×10⁸/s,根据氘靶与氚靶反应截面计算氚靶中子产额,相同条件下,氚靶的中子产额在1.0×10¹¹/s以上。以上测试结果表明,本工作研制的Ф500 mm大面积氘/氚靶,可实现强流中子源的高产额中子输出,达到国际先进水平。     

自成靶陶瓷中子管的井下中子发生器

介绍自成靶陶瓷中子管的技术特点以及以它为核心的中子发生器的原理和特性。该中子发生器在吉林油田首次ＡＴＬＡＳ２７２７Ｃ／Ｏ测井仪对接成功，并开始批量测井。     

强流中子发生器除氚净化装置的研制

本文在研究、确定除氚工艺参数的基础上,研制成强流中子发生器除氚净化装置。该装置采用两级串接方式,在200℃温度下净化因子不低于10~4。     

强流中子发生器运行期间氚污染调查

本文报道了14MeV 强流(3.3×10~(12)n/s)中子发生器运行期间空气中氚浓度的调查结果。各采样点空气中的氚浓度分别为:手套箱,8.9MBq/m~3;发生器大厅走道,6.6kBq/m~3;氘操作室,4.1kBq/m~3;尾气排放口,9.7×10~7Bq/m~3;发生器大厅外,98Bq/m~3。调查结果表明,发生器运行期间工作场所和居民区空气中的氚浓度有所增加,但均未超过国家防护标准中对工作人员和对公众的导出空气浓度(DAC)。     

10~(12)n/s氘氚聚变中子发生器旋转氚靶设计与传热分析

本文设计一种用于1012 n/s量级氘氚中子发生器HINEG(High Intensity Neutron Generator)的旋转氚靶系统,对该系统的技术难点、机械和冷却方案等进行介绍,给出了该靶系统的设计关键指标参数,并利用CFD方法对该旋转靶系统的传热过程进行三维模拟和分析。分析结果表明,该靶系统在稳定运行时,靶片最高温度为48℃,靶系统采用的冷却方案可以有效地实现靶系统的散热,不会发生氚的大量释放和靶片熔毁。     

HI—13串列加速器上的氚气体靶装置

在ＨＩ－１３串列加速器上建立了我国第一台氚气体靶装置。氚气体靶采用双窗结构，入射窗为Ｍｏ箔。Ｍｏ窗把气室分成氚气室和氦气室两部分。实验运行时，氚气室的氚气压力为２×１０５Ｐａ，氦气室的氦气压力为３×１０４Ｐａ。氚气体靶装置在入射氘束流能量为２０ＭｅＶ、流强１．５μＡ时，可长时间安全运行。该靶装置已应用于中子物理的实验测量工作。     

高速旋转氚钛靶系统设计和靶温度的数值模拟

给出了用于强流中子发生器的高速旋转氚钛靶系统的设计方案,并对靶的温度变化进行了数值模拟,给出了强流中子发生器的运行参数。     

自成靶陶瓷中子管及其应用

采用自成靶和陶瓷绝缘外壳的中子管具有长寿命，耐高温，工作稳定等特点，已实际应用于Ｃ／Ｏ石油测井和辐照养虾等。一支管子可测井６０口，实际测井工作寿命螺计达４００ｈ；地面使用平均寿命超过５００ｈ。     

中子发生器靶高压电源设计

采用单端反激式变换器级联C-W半波倍压整流器的两级升压方式设计中子发生器靶高压电源.深入研究了其中的一些关键技术:在靶高压电源中实现了软开关,消除了硬开关损耗大、噪声大和频率低的缺陷;探索了高频高压下优化变压器的设计方法,减小了变压器的损耗和噪声;研究了靶高压电源的数字化控制技术,提高了输出电压的精度和稳定性.     

离子溅射对氚钛靶寿命的影响

应用TRIM程序模拟了离子在氚钛靶上的溅射产额。结果显示,O+、N+、C+和D+2等在氚钛靶上的溅射是导致氚钛靶寿命下降的重要因素。为了减小离子溅射对氚钛靶寿命的影响,束流入射角应小于45°。     

仪器中子活化分析技术在氚靶靶膜材料分析中的应用

采用仪器中子活化分析技术（INAA）对中子发生器用氚靶的靶膜材料Ti、Y中的12种杂质元素进行了分析。对实验结果中存在的问题进行了讨论,计算了实验条件下各杂质元素的检出限,用作质控标准的国标物质测量值与推荐值的相对标准偏差（RSD）≤±10%。     

金属氚化物中氦泡生长显微机制研究现状与发展趋势

氚是核聚变反应的关键核燃料,金属氚化物是国防领域及核聚变能源领域中的重要功能材料。氚衰变产生的氦原子及其演化过程严重影响金属氚化物的宏观性能,氦泡的形成与驻留又会影响金属氚化物的贮氚性能,金属氚化物中氦泡生长机制的研究是备受关注的重要科学问题。受限于氚的放射性和缺乏对氚与氦等轻元素原子的显微分析技术,氦泡生长模型的研究长期处于唯象理论阶段。近年来,随着电子显微分析技术的进步,提出了更加准确分析氦泡信息的新技术,氦泡生长显微机制研究取得了新的突破。本文将首先简要介绍金属氚化物中氦泡生长机制的主要理论与成果,然后介绍电子显微分析技术的发展及研究成果,最后针对氦泡生长显微机制的研究趋势做出展望。     

井下中子发生器电路研究

本文对Ｃ／Ｏ比（碳／氧比）井下中子发生器离子源电路的靶极高压电路进行了深入研究，结果表明：离子源电路采用反激式变换电路更合理，提出了确定靶极高压倍加电路最佳工作点的方法。     

SiC中子探测器的研究进展

相比于气体、闪烁体及常规半导体中子探测器,基于第三代半导体材料SiC的中子探测器具有体积小、响应快、位置分辨率好、抗高温和耐辐照等众多优点。其中抗高温和耐辐照是应用于核反应堆堆芯、高能物理试验和太空等高温高压以及强辐射环境下的中子探测器需要突破的瓶颈。论文总结和分析了SiC的材料特性,SiC中子探测器的结构、工作原理、国内外发展现状以及存在的问题,并对我国中子探测器的发展趋势进行了探讨。     

Research Progress of Neutron Depth Profiling

正Neutron depth profiling(NDP)is a nondestructive technique for measuring the depth profiles of some light elements(e.g.,~3 He,~(10)B,~6Li,etc.)in the near-surface region of a sample.The sample is illuminated by a thermal or cold neutron beam.The mathematical relationship between depth and residual energy can be expressed in the     

Tritium Depth Profiling Study on Titanium Tritide Target for Generating 14-MeV Neutrons

In-situ measurements of the depth profiles of tritium in a titanium tritide target for generating 14-MeV neutrons have been made with the method of the ion beam analysis using the T(d, α)n nuclear reaction. The initial distribution of tritium in the unirradiated target has been observed to be nearly uniform over the depths. After the irradiation of 390-keV D₃ ⁺ ions at a temperature of about 10°C a dip has been found in the depth profile around the depth of the projected range of the ions. By the successive isochronal anneal-ings at temperatures below 130°C the tritium has been uniformly redistributed. The behavior of tritium in the target and the effectiveness of the depth profiling for evaluating the energy spectrum and the yield of source neutrons are discussed.     

小型移动式中子发生器

把从国外引进的高压终端与自行研制的脉冲系统等结合在一起,建成了一台小型移动式中子发生器。该中子发生器的长度是2 500 mm,重量小于1 t,可以方便地移动到所需要的实验场合。它主要由高频离子源、加速管、高压发生器、聚焦装置、供气系统、微秒脉冲系统、控制系统、真空系统和实验靶室组成。它能产生150μA的直流氘离子束和宽度为10～100μs,频率分别为10 Hz,1 000 Hz,10 000 Hz的脉冲氘离子束。D-T中子产额可达1.5×10~(10)s~(-1)。文章主要介绍了小型移动式中子发生器主要部件的工作原理和结构。     

高产额中子发生器研制

本文介绍了用于安检辐射成像的高产额中子管及中子发生器装置的主要性能指标和研发设计过程。中子管离子源采用冷阴极潘宁离子源,在引出阴极加磁钢,提高引出离子浓度。离子光学系统采用单电极加速结构,靶端通过外加电阻产生抑制电压,减小靶流,提高中子管工作稳定性。对中子管离子源和靶端通过散热结构设计和利用变压器油进行散热,效果良好。通过对中子管的各项性能参数进行测试,离子流可达50 mA以上,引出束流接近1 mA,中子产额达1.1×10¹⁰s^-1。研发的高产额中子管及发生器装置具有产额高、工作稳定、安全便携等优点,达到了设计目的。