一种用于中子源的靶系统的制作方法

本发明属于中子物理及中子源，具体地说涉及一种用于中子源的靶系统。

背景技术：

1、中子源是一个极其有用的核数据测量研究工具，可以为核天体物理研究、核能开发及引用提供所需的核数据测量，在中子照相、中子治疗及中子辐照效应(例如材料辐照损伤、生物效应等)等核技术方面有着广泛的应用。基于强流的电子直线加速器是采用高流强的电子束轰击高原子序数的辐射转化靶而产生高能的γ射线，高能的γ射线再次轰击辐射转化靶而产生中子。高能的电子束在轰击辐射转化靶时，几乎全部的电子束能量被沉积在靶体上，导致靶体温度瞬间升高，因此，需要对辐射转化靶进行冷却，避免发生靶体的熔化损坏，影响装置的稳定运行。同时，中子源中的辐射转化靶需要根据加速器电子束能量段高低而选择不同厚度的靶片，或者当靶寿命达到使用年限时，需要更换靶片。但是，被高能电子束轰击后的辐射转化靶、安装辐射转化靶的靶室乃至靶室内的所有物件被中子辐照后，均有可能具有感生放射性，操作人员短时间内无法进入靶室进行维护。

技术实现思路

1、针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种用于中子源的靶系统，既能对辐射转化靶进行有效散热，提高辐射转化靶的束流耐受能力，又能实现远程自动化更换辐射转化靶，避免操作人员近距离接触而受到辐射损伤。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于中子源的靶系统，包括：

4、辐射转化靶，其靶体由多个靶片堆叠而成，相邻靶片之间形成供冷却液流通的靶片间隙；

5、靶冷却单元，其内部设有冷却液流通通道，所述辐射转化靶位于所述冷却液流通通道内部；

6、以及换靶单元，其将冷却液流通通道内的辐射转化靶移动至定位台上，所述定位台的两侧分别设有装靶组件以及卸靶组件，所述卸靶组件用于拆卸更换前的辐射转化靶，所述装靶组件用于安装更换后的辐射转化靶。

7、本技术方案进一步设置为，还包括辐射屏蔽层，所述辐射转化靶以及所述靶冷却单元位于所述辐射屏蔽层的内部，所述换靶单元位于所述辐射屏蔽层的上方。

8、本技术方案进一步设置为，所述辐射屏蔽层上设有电子束真空管道以及中子传输孔道，所述电子束真空管道对应所述辐射转化靶的前端设置，中子传输孔道对应所述辐射转化靶的后端设置。

9、本技术方案进一步设置为，沿着电子束流的传递方向，多个靶片的厚度按照由薄至厚的趋势变化。

10、本技术方案进一步设置为，所述靶冷却单元包括间隙配合的内壳体以及外壳体，所述内壳体的内部以及所述内壳体与所述外壳体之间的间隙构成所述冷却液流通通道，所述辐射转化靶位于所述内壳体的内部。

11、本技术方案进一步设置为，所述内壳体的顶部设有密封盘，所述密封盘的外圆周上设有相间隔的多个第一开槽，所述外壳体上套设有密封卡环，所述密封卡环的内圆周上相间隔的设有第二开槽，相邻的第二开槽之间设有楔形块，相邻2个第一开槽的间距小于第二开槽的槽长。

12、本技术方案进一步设置为，所述外壳体上设有驱动所述密封卡环沿着外壳体的中轴线转动的密封气缸。

13、本技术方案进一步设置为，所述换靶单元还包括起吊元件，所述起吊元件与所述内壳体连接，用于提升或降下辐射转化靶。

14、本技术方案进一步设置为，所述装靶组件、所述卸靶组件以及所述定位台共直线的设于可移动的托盘上，且所述装靶组件与所述定位台之间设有靶仓。

15、本技术方案进一步设置为，所述靶仓与所述装靶组件对应的侧面以及与所述卸靶组件对应的侧面均设有仓口，所述仓口处设有与所述靶仓可相对转动的仓门。

16、本发明的有益效果是：

17、1、靶体采用多个靶片组成叠片靶结构，冷却液可从相邻的靶片之间流通，以降低靶片温度，利于靶体散热。

18、2、按照靶体中电子束能量沉积密度变化趋势，靶片的厚度从薄到厚依次变化，使电子束能量沉积密度高的靶片得到更好的冷却，在保证高中子产额的同时，达到保护辐射转化靶的目的。

19、3、辐射转化靶位于冷却液流通通道内部，冷却液在靶片间隙中由上向下单向流动，以冷却、浸泡靶片的被轰击端面，保证对靶片进行完全冷却。

20、4、密封卡环在密封气缸驱动下旋转时，楔形块对密封盘施加作用力，以提高密封盘与外壳体之间的密封性，防止冷却液发生泄漏。

21、5、利用起吊元件、装靶组件以及卸靶组件实现远程自动化更换辐射转化靶，避免操作人员近距离接触而受到辐射损伤。

22、6、可适用于任何固体靶片材质的辐射转化靶，同时，也适用于多种放射性同位素药物生产靶的冷却，仅仅需要将安装孔内的辐射转化靶更换为性同位素药物生产所需的原料靶材即可，通用性强。

技术特征：

1.一种用于中子源的靶系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，还包括辐射屏蔽层，所述辐射转化靶以及所述靶冷却单元位于所述辐射屏蔽层的内部，所述换靶单元位于所述辐射屏蔽层的上方。

3.根据权利要求2所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，所述辐射屏蔽层上设有电子束真空管道以及中子传输孔道，所述电子束真空管道对应所述辐射转化靶的前端设置，中子传输孔道对应所述辐射转化靶的后端设置。

4.根据权利要求1所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，沿着电子束流的传递方向，多个靶片的厚度按照由薄至厚的趋势变化。

5.根据权利要求1所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，所述靶冷却单元包括间隙配合的内壳体以及外壳体，所述内壳体的内部以及所述内壳体与所述外壳体之间的间隙构成所述冷却液流通通道，所述辐射转化靶位于所述内壳体的内部。

6.根据权利要求5所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，所述内壳体的顶部设有密封盘，所述密封盘的外圆周上设有相间隔的多个第一开槽，所述外壳体上套设有密封卡环，所述密封卡环的内圆周上相间隔的设有第二开槽，相邻的第二开槽之间设有楔形块，相邻2个第一开槽的间距小于第二开槽的槽长。

7.根据权利要求6所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，所述外壳体上设有驱动所述密封卡环沿着外壳体的中轴线转动的密封气缸。

8.根据权利要求5所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，所述换靶单元还包括起吊元件，所述起吊元件与所述内壳体连接，用于提升或降下辐射转化靶。

9.根据权利要求1所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，所述装靶组件、所述卸靶组件以及所述定位台共直线的设于可移动的托盘上，且所述装靶组件与所述定位台之间设有靶仓。

10.根据权利要求9所述的一种用于中子源的靶系统，其特征在于，所述靶仓与所述装靶组件对应的侧面以及与所述卸靶组件对应的侧面均设有仓口，所述仓口处设有与所述靶仓可相对转动的仓门。

技术总结
本发明涉及一种用于中子源的靶系统，属于中子物理及中子源技术领域，包括辐射转化靶、靶冷却单元以及换靶单元，辐射转化靶的靶体由多个靶片堆叠而成，相邻靶片之间形成供冷却液流通的靶片间隙，靶冷却单元的内部设有冷却液流通通道，所述辐射转化靶位于所述冷却液流通通道内部，换靶单元将冷却液流通通道内的辐射转化靶移动至定位台上，所述定位台的两侧分别设有装靶组件以及卸靶组件，所述卸靶组件用于拆卸更换前的辐射转化靶，所述装靶组件用于安装更换后的辐射转化靶，本发明既能对辐射转化靶进行有效散热，提高辐射转化靶的束流耐受能力，又能实现远程自动化更换辐射转化靶，避免操作人员近距离接触而受到辐射损伤。

技术研发人员：刘宇,吴岱,肖德鑫,羊奕伟,周征,王建新,周奎,李鹏,单李军,张鹏,王汉斌,罗星,沈旭明,闫陇刚,任忠国,陈立均,杨林德,杨兴繁,黎明,赵剑衡
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院应用电子学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14