楊 凝

(河北省衡水市哈勵(lì)遜國(guó)際和平醫(yī)院 設(shè)備處，河北衡水053000)

小體積高產(chǎn)額中子發(fā)生器的研究

楊 凝

(河北省衡水市哈勵(lì)遜國(guó)際和平醫(yī)院 設(shè)備處，河北衡水053000)

1 研究目的

中子發(fā)生器是一種專門產(chǎn)生中子的小型化加速器，中子管更是一種把離子源、加速系統(tǒng)、靶和氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)全部真空密封在一個(gè)玻璃或陶瓷管內(nèi)的超小型加速器。作為小型加速器中子源，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕便、可移動(dòng)操作簡(jiǎn)便、單色性好、使用安全、無(wú)輻射危害等諸多優(yōu)點(diǎn)，尤其是中子發(fā)生器可依據(jù)一定離子流強(qiáng)度發(fā)射中子，這也是中子發(fā)生器不能被同位素中子源取代的根本特性。隨著科技的發(fā)展，中子發(fā)生器技術(shù)也得到了很大的提高，由最初的大直徑逐漸發(fā)展成小直徑、長(zhǎng)壽命、耐高溫、高產(chǎn)額并且可以批量生產(chǎn)的消耗性產(chǎn)品。對(duì)于小體積高產(chǎn)額中子發(fā)生器的研制，可以更好的發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，以便于在各類場(chǎng)合都能夠高效便捷的發(fā)揮作用。

2 整體設(shè)計(jì)

小體積高產(chǎn)額中子發(fā)生器作為一種便捷的測(cè)量放射性的應(yīng)用儀器，其特性明顯，便于使用，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)?shù)玫桨l(fā)展。我們所要研制的中子發(fā)生器應(yīng)由三個(gè)部分組成：電源部分、離子源與中子發(fā)生器主體部分、真空及冷卻系統(tǒng)部分。其中電源部分包括為氘離子引出而加上的吸極加速高壓、與離子源相關(guān)的電源(振蕩電壓、使離子管內(nèi)電子發(fā)生高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生次級(jí)電子從而使氘氣發(fā)生電離作用的陽(yáng)極電壓)、抽真空系統(tǒng)的電源；離子源與發(fā)生器主體部分包括供氣系統(tǒng)(提供氘氣體)、高頻離子源(帶有石英玻璃隔片的放電管、高頻耦合震蕩線圈等)、加速管、靶；真空及冷卻系統(tǒng)包括為整個(gè)系統(tǒng)抽低真空的機(jī)械泵、抽高真空的分子泵、為靶頭進(jìn)行降溫的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。

中子管主體設(shè)想如圖1所示，該部分包括高頻離子源、 氚鈦靶和一些管道與電源的接口， 將高頻離子源放置在一個(gè)圓筒外殼內(nèi)，底盤固定在一個(gè)金屬底座上，在此上面連接一個(gè)高電壓以確保引出的氘離子可以具有足夠大的能量與靶上的氚發(fā)生核反應(yīng)，并將底座固定在用石英玻璃做成的絕緣筒上，使用時(shí)底座加150kV高壓來(lái)對(duì)從放電管引出的氘離子加速，150kV高壓由中子管電源部分提供，絕緣筒固定在外殼上，外殼與地電位相連，確保在操作人員接觸外殼時(shí)不會(huì)觸電，在絕緣筒內(nèi)固定一個(gè)用無(wú)氧銅或紫銅做成的圓筒，其作用是通過改變金屬底座與外殼底座之間的電場(chǎng)線的方向進(jìn)而改變從吸極引出的離子流方向，使氘離子流能夠到達(dá)氚鈦靶。放電管底部改用永磁體環(huán)套住取代磁場(chǎng)線圈，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單；放電管頂端的陽(yáng)極探針與電源部分相連，使用時(shí)加4kV高壓作為吸極電壓，使放電管內(nèi)氘離子從吸極引出；進(jìn)氣管道與供氣系統(tǒng)相連，在使用時(shí)產(chǎn)生足夠的氘離子。

圖1 中子管主體設(shè)想示意圖

3 總結(jié)

在綜合各類中子發(fā)生器的性能、應(yīng)用并對(duì)中子管的現(xiàn)狀及特點(diǎn)、離子源、靶、真空及冷卻、產(chǎn)額測(cè)定等經(jīng)過研究分析后，我們提出了小體積高產(chǎn)額中子發(fā)生的設(shè)計(jì)方案，使D-D核反應(yīng)中子產(chǎn)額達(dá)到n/s，D-T核反應(yīng)中子產(chǎn)額達(dá)到n/s，但是到目前此設(shè)計(jì)思路還處在研制階段。

2014-06-29

TL5

A

1002-2376(2014)11-0018-01