兰州在线同位素分离器的FEBIAD源研制

叙述了兰州近代物理研究所的在线同位素分离器FEBIAD源的设计原理、结构、运行状况及离线和在线调试结果。离线测定Kr和Xe的总效率分别为 3.1%和 4 .5% ,12 9Xe分辨本领达到36 0 ,离子源总离子束流小于 10 μA。在线测到截面为 10 - 2 8cm2 、寿命短至 1s的反应产物 ,在线测出10 4 In总效率达到 1.5%— 2 % ,10 4 Ag和10 4 Gd达到 1%。

BRISOL钠同位素放射性核束的产生

北京放射性核束装置在线同位素分离器(BRISOL)采用100 MeV、200μA回旋加速器提供的质子束打靶产生中、短寿命放射性核束,在线分析后供物理用户使用,其质量分辨率好于20000。为开展20 Na核的奇异衰变特性研究,研制了氧化镁靶,并采用100 MeV质子束轰击氧化镁靶在线产生了20~26 Na^+的钠同位素放射性核束。当质子束流强为8μA时,20 Na^+离子束的最大产额为2×10^5 s^-1,21 Na^+离子束的最大产额为4×10^8 s^-1。完成了北京放射性核束装置首个放射性核束物理实验,累计供束近200 h。

FEBIAD离子源的新进展

描述了用于兰州在线同位素分离的FEBIAD靶 -离子源的改进、最新进展和结果。经过改进后 ,在线同位素分离器对Xe的分辨本领由原来的 360提高到 60 0 ,对199Hg的在线测量效率提高了一个数量级 ,并测出了Hg、At、Rn等元素的一系列放射性同位素产物及生成截面为 5×10 - 34 m2 的2 0 8Hg衰变的能量最高的一条γ线。

高功率CaO/W/RVCF复合靶的设计与制备

为利用质子轰击40 Ca靶产生放射性核束37 K,本文系统研究了40 Ca靶的设计、制备和模拟的全过程。综合考虑反应截面、靶材料的丰度、熔点、蒸汽压和短扩散路径等,确定选择CaO作为靶材料,高孔隙率的网状玻璃碳纤维(RVCF,reticulated vitreous carbon fiber)作为基衬材料。采用PC(paint coating)法将CaO材料沉积在RVCF基衬上,为防止高温下CaO与RVCF发生化学反应并降低靶材料的抗高温性能,在沉积CaO靶材料前采用CVD(chemical vapour deposition)法对RVCF基材沉积1层1~2μm厚的W保护层。根据质子束轰击复合靶的能损计算与分析结果,设计了靶室筒内装入厚靶的结构和靶室筒的散热结构。最后采用Comsol计算程序模拟分析了靶及靶室的温度分布,得出了此厚靶在75 MeV质子束入射时能承受的最大束流功率为7.5kW。

熔化靶技术用于在线同位素分离器

将熔化铅靶技术应用于在线同位素分离器。 6 0 0MeV中能18O束轰击熔化铅靶的反应产物通过传输管扩散进入离子源 ,由带传输系统进行汞同位素的收集和传输。实验观测到了汞的若干同位素的γ射线。

在线同位素分离器靶-源中靶材料的放射性活度

用LCS+CBURN程序计算在线同位素分离器靶-源中铅、钨、铜、铝、石墨靶材料以及结构材料水、不锈钢在100 MeV、200μA强流质子束照射下所产生的放射性核素活度以及γ射线强度随时间的变化,以便为靶的设计、更换以及后期处理提供一定的设计依据。所选靶材料在照射后会产生长寿命放射性核素氚,其中,铅靶材料中还会产生131I。

BRISOL钾同位素放射性核束的产生

北京放射性核束装置在线同位素分离器(BRISOL)采用一台100 MeV回旋加速器提供的最大200μA的质子束打靶在线产生放射性核束,其最高质量分辨率好于20000。2015年,BRISOL装置建成并使用0.5μA质子束轰击氧化钙靶产生了^(37)K^(+)、^(38)K^(+)放射性核束,其中^(38)K^(+)的产额为1×10^(6) pps。为了提高氧化钙靶产生钾放射性核束的产额以满足物理用户需求,BRISOL于近期开展了氧化钙靶的在线实验。实验中使用氧化钙靶产生了^(36~38)K^(+)、43 K^(+)、^(45~47)K^(+)等多种放射性核束,同时将^(38)K^(+)的最大产额提高到了1.12×10^(10) pps。本文详细介绍氧化钙靶的研制及在线实验结果。

提高在线同位素分离器分离效率的实验研究

描述了兰州在线同位素分离器的最新进展 .利用FEBIAD离子源 (受迫电子引起的弧放电源 )开展了中、低能在线实验 .在线同位素分离器的质量分辨本领达到 50 0— 70 0 ;Kr和Xe的离线分离总效率分别达到 3 1 %和 4 5% ;10 4In , 10 4Ag,10 4Gd的在线分离总效率达到 1 %— 2 % ;Hg的在线分离总效率达到 5% .成功地实现了对In ,Ag,Gd ,Hg ,Rn ,At等一系列元素的同位素分离 .

BRISOL铝同位素放射性核束的产生

北京放射性核束装置在线同位素分离器(BRISOL)采用100 MeV回旋加速器提供的最大200μA的质子束打靶在线产生放射性核束。在BRISOL上已经使用氧化钙靶、氧化镁靶产生了Na^(+)、K^(+)等放射性核束。为了产生铝同位素放射性核束,研发了碳化硅靶材,开展了碳化硅靶产生铝放射性核束的实验研究。在BRISOL装置上首次产生了铝同位素放射性核束,其中^(26g)Al^(+)的束流强度为8.7×10^(7) pps,^(23)Al^(+)的束流强度为2.2×10^(2) pps,同时将BRISOL靶能承受的质子束流强提升至15。

BRISOL靶源的远控操作系统

北京放射性核束装置在线同位素分离器(Beijing Radioactive Ion-beam Facilities Isotope Separator On-line)利用回旋加速器提供的100 Me V高能质子束轰击靶材料产生放射性核束。高能质子束轰击靶材料产生的最高10^(14)n/s的中子及很强的γ射线会对靶附件的设备造成严重的活化。为了解决靶源系统设备的维护问题,靶源系统采用模块化设计。靶源系统共分为3个模块,每个模块具有独立的水冷、供电及电信号馈入。真空、水、电、气等可以伴随模块的插拔自动接通或者断开。各模块可以通过特制的吊钩远程抓取或者释放,借助监控系统,实现各个模块从靶源间到热室的远程转运。该系统已完成了安装和调试,并已投入使用。

在线同位素分离装置的靶系统设计方法

产生放射性核束的在线同位素分离装置的靶系统设计是整个装置产生效率的关键环节 .在ORNL的窄高斯分布的离子注入模型的基础上 ,研究了不同的靶的几何形状和尺寸、不同的温度条件、半衰期不同的放射性核素等对释放时间特性的影响 ,这对设计具有快速释放过程的靶系统 ,具有直接的实用价值 .基于德国ZFK关于表面物理的实验测量数据 ,用MonteCarlo统计的方法来模拟放射性核素从靶材料表面到在线离子源的电离室的传输过程 ,对大量的放射性核素 -传输管材料组合 ,和不同尺寸的传输管进行了统计计算 ,从这些统计计算中得到了可用于传输管工程设计的图表和经验公式 .