多功能旋转靶装置研究

针对D-D中子发生器采用静态水冷靶时中子产额不稳定、中子产额持续下降等主要问题,研制了一套多功能紧凑型旋转靶装置。装置采用一体化设计,结构紧凑、尺寸小,具备靶体高速旋转和水冷、靶点可视化监测、靶面温度实时测量、中子产额实时监测等功能。本文介绍了该装置的主体结构、功能设计和性能测试,以及靶结构对中子散射影响的模拟计算。性能测试结果表明,该装置真空度满足加速器运行要求,相比静态水冷靶,束流靶点中心最高温度明显降低,中子产额稳定度明显提高。模拟计算结果显示中子能谱峰展宽范围为0~0.0577 MeV,散射中子占比为10.53%~26.75%。本文还针对模拟计算结果和测量结果中存在的问题进行了分析,提出了改进和优化方案。

不同基底氘钛靶性能研究

中子发生器的靶片性能影响中子产额和稳定性。为防止钛膜和基底材料间生成合金,进而影响靶片性能,本研究在氘钛靶储氢层与基底层之间采用了镀金工艺,以阻止钛膜和靶片的基底材料相互渗透,进而影响钛膜中钛元素浓度,造成靶上有效氘浓度降低。经过对比测试,钼基底镀金氘钛靶的中子产额可达到1.61×10^(9)s^(−1),在束流强度一定的条件下,其中子产额及稳定性优于铜基底镀金氘钛靶和纯钼基底氘钛靶。电子显微镜能谱分析显示,钼基底镀金氘钛靶中钛元素丰度最高,成功解释了其中子产额较高的原因。同时模拟计算排除了实验中靶片温度上升对靶中氘溢出的影响。此研究为理解和优化中子发生器提供了有价值的见解。