一种用于18MeV回旋加速器BNCT中子源铅-氟化锂慢化体结构的制作方法

本发明属于回旋加速器bnct中子源，尤其涉及一种用于18 mev回旋加速器bnct中子源铅-氟化锂慢化体结构。

背景技术：

1、在研发回旋加速器驱动的bnct中子源时，引出的中子束流能量需要在超热中子能区，需要高能量的快中子尽量少。为了得到这样特性的超热中子束流，就需要对中子慢化体进行特殊的设计，选择合适的慢化材料以及合适的材料配比，已得到品质更好的bnct超热中子束流。

2、目前18 mev回旋加速器驱动的bnct中子源慢化体结构如图1a所示，由铅金属对快中子进行初步慢化，fluetal(30％铝+69％氟化铝+1％氟化锂)、以及铝对初步慢化后的快中子进行进一步慢化，铅、fluental、铝的形状均为圆柱形。其结构缺陷在于：

3、1.该结构中铅为圆柱体，不是对快中子慢化效率最高的结构，快中子主要是通过与铅原子发生碰撞来实现慢化，所以快中子在铅中碰撞密度的分布情况可以反应该部分铅对快中子的慢化贡献，由图1b可知18 mev质子与中子靶反应产生的快中子在铅中的碰撞位置密度分布不是圆柱形而是子弹形，所以原慢化体中铅的圆柱形结构并不是最高效慢化快中子的结构。

4、2.该结构中对快中子能区进一步慢化的材料选择用fluental和铝，其中的主要元素成分为铝(al)和氟(f)，中子主要是通过与材料原子碰撞进行慢化的，中子与材料内原子碰撞的概率可以由碰撞截面来表征，如图1c展示了中子与铝的碰撞截面，其中当中子能量在1*10-2～3*10-2mev区间时，中子与铝的碰撞截面较低，这就导致会有大量此能区的中子泄露，而此能区属于快中子能区，所以用fluental和铝难以对快中子剂量进行有效的降低。

5、综上，解决原慢化体中铅的圆柱形结构并不是最高效慢化快中子的结构的问题，也就是解决快中子能量尽量低的问题；解决快中子能区的中子与铝的碰撞截面较低、有大量此能区的中子泄露的问题，也就是解决超热中子通量尽量高和快中子剂量尽量低的问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提出一种用于18 mev回旋加速器bnct中子源铅-氟化锂慢化体结构，目的在于解决快中子剂量尽量低和超热中子通量尽量高的问题。

2、本发明为解决其技术问题，提出以下技术方案：

3、一种用于18 mev回旋加速器bnct中子源铅-氟化锂慢化体结构，其特征在于，在中子靶后面布设“子弹形”的铅金属区域，在“子弹形”的铅金属区域之后布设“月牙形”的氟化锂区域，所述“子弹形”的铅金属区域用于将快中子快速慢化，所述氟化锂区域用于使慢化后的快中子进一步慢化为超热中子的慢化材料；所述“月牙形”氟化锂区域的凹面和“子弹形”铅金属区域的凸面相配合。

4、进一步地，所述“子弹形”的铅金属区域由圆柱形区域和球冠形区域组成。

5、进一步地，所述铅-氟化锂慢化体结构沿着轴向的高度为60cm，垂直于轴向的宽度为70cm；

6、进一步地，所述“子弹形”铅金属区域沿着轴向的半径为40cm，其中，圆柱形区域的高度为20cm,球冠区域的高度为20cm。

7、进一步地，所述氟化锂区域的“月牙形”凹槽的高度为20cm，含有“月牙形”凹槽的氟化锂区域总高度为40cm。

8、本发明的优点效果

9、1、本发明针对18 mev回旋加速器bnct中子源的需求，对中子慢化体进行了优化，得到铅和氟化锂的组合，可以得到更高的超热中子通量和更低的单位超热中子快中子剂量。

10、2、本发明通过采用子弹型铅金属区和月牙形氟化锂区域相结合的慢化体结构，实现了铅金属最高效慢化快中子的效果，通过利用铅金属将在1mev到10mev区间的快中子能量尽量降低、以及将此能区的快中子通量尽量降低，为实现快中子剂量尽量低打下了基础。解决了现有技术因为铅金属结构不能最高效慢化快中子、快中子能区的中子与铝的碰撞截面较低、有大量此能区的中子泄露，不能实现超热中子通量尽量高和快中子剂量尽量低目标的问题。

技术特征：

1.一种用于18mev回旋加速器bnct中子源铅-氟化锂慢化体结构，其特征在于，在中子靶后面布设“子弹形”的铅金属区域，在“子弹形”的铅金属区域之后布设“月牙形”的氟化锂区域，所述“子弹形”的铅金属区域用于将快中子快速慢化，所述氟化锂区域用于使慢化后的快中子进一步慢化为超热中子的慢化材料；所述“月牙形”氟化锂区域的凹面和“子弹形”铅金属区域的凸面相配合。

2.根据权利要求1所述一种用于18mev回旋加速器bnct中子源铅-氟化锂慢化体结构，其特征在于：所述“子弹形”的铅金属区域由圆柱形区域和球冠形区域组成。

3.根据权利要求1所述一种用于18mev回旋加速器bnct中子源铅-氟化锂慢化体结构，其特征在于：所述铅-氟化锂慢化体结构沿着轴向的高度为60cm，垂直于轴向的宽度为70cm。

4.根据权利要求1所述一种用于18mev回旋加速器bnct中子源铅-氟化锂慢化体结构，其特征在于：所述“子弹形”铅金属区域沿着轴向的半径为40cm，其中，圆柱形区域的高度为20cm,球冠区域的高度为20cm。

5.根据权利要求1所述一种用于18mev回旋加速器bnct中子源铅-氟化锂慢化体结构，其特征在于：所述氟化锂区域的“月牙形”凹槽的高度为20cm，含有“月牙形”凹槽的氟化锂区域总高度为40cm。

技术总结
本发明公开了一种用于18MeV回旋加速器BNCT中子源铅‑氟化锂慢化体结构，其特点是，在中子靶后面首先布设“子弹形”的铅金属区域，在“子弹形”的铅金属区域之后再布设“月牙形”的氟化锂区域，所述“子弹形”的铅金属区域用于将快中子快速慢化，所述氟化锂区域用于使慢化后的快中子进一步慢化为超热中子的慢化材料；所述“子弹形”的铅金属区域由圆柱形区域和球冠形区域组成；所述“子弹形”铅金属区域的凸面和“月牙形”氟化锂区域的凹面相配合。本发明针对18MeV回旋加速器BNCT中子源的需求，对中子慢化体进行了优化，得到铅和氟化锂的组合，可以得到更高的超热中子通量和更低的单位超热中子快中子剂量。

技术研发人员：陆潞,邢建升,王哲,管锋平,安世忠,赵云龙
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15