高载热中子靶系统技术方案

本发明专利技术涉及中子源技术领域，具体提供一种高载热中子靶系统，旨在解决中子靶系统散热能力欠佳的问题。为此目的，本发明专利技术的高载热中子靶系统包括基底和射流筒，基底包括第一端部和第二端部；射流筒包覆于基底的外侧面上；还包括扰流结构，扰流结构包括用于流通冷却介质的第一散热结构和第二散热结构，沿第一端部至第二端部方向，第一散热结构设置在基底上，并贯穿基底；第二散热结构设置在射流筒上，第二散热结构与第一散热结构连通，第二散热结构中的冷却介质以预设方向流入第一散热结构中，以对第一散热结构中的冷却介质形成扰流。本发明专利技术中利用第二散热结构有效增加了第一散热结构中的冷却介质的扰流程度，从而大大提高中子靶系统的换热效果。统的换热效果。统的换热效果。

【技术实现步骤摘要】
高载热中子靶系统


[0001]本专利技术涉及中子源
，具体提供一种高载热中子靶系统。

技术介绍

[0002]聚变中子发生器是利用高能离子束流轰击靶面发生聚变反应并释放高能中子。中子靶是中子发生器的核心部件，其一般是在基体表面制备靶膜。工作时靶膜和轰击靶面的束流反应并释放中子，而释放中子过程汇总产生的热量通过高导热率的铜基底以及在基底内流通的冷却介质导走。
[0003]受限于束流能力和基底散热能力的制约，理论上束流的能力越高，中子的产额越高。而当靶膜表面束流轰击区域温度高于250℃时，中子靶的中子产额会急剧下降。
[0004]目前，中子靶系统中多采用钛膜
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铜基体的两层平面结构。受限于平面结构的结构特点和基体散热设计，现有的基于束流持续鸿基的固定中子靶系统的中子产额主要在106～108n/s（DD）范围内。但这个范围极大的限制了种子发生器的应用领用，如用于中子照相的中子发生器的产额要求达到109n/s（DD）以上量级。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决上述技术问题，即，解决现有中子靶系统散热能力欠佳的问题。
[0006]为此目的，本专利技术提供了一种高载热中子靶系统，包括基底和射流筒；所述基底包括第一端部和第二端部，所述第一端部的截面尺寸大于所述第二端部的截面尺寸；所述射流筒包覆于所述基底的外侧面上；还包括扰流结构，所述扰流结构包括用于流通冷却介质的第一散热结构和第二散热结构，沿所述第一端部至所述第二端部方向，所述第一散热结构设置在所述基底上，并贯穿所述基底；所述第二散热结构设置在所述射流筒上，所述第二散热结构与所述第一散热结构连通，其中，所述第二散热结构中的冷却介质以预设方向流入所述第一散热结构中，以对所述第一散热结构中的冷却介质形成扰流。
[0007]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，所述第一散热结构包括多个第一散热通道、多个第一进液口和出液口；沿所述第一端部至所述第二端部方向，所述多个第一散热通道均匀环绕设置在所述基底上；其中，所述多个第一散热通道位于所述第二端部的端部相交，并与设置在所述射流筒上的所述出液口连通；所述多个第一进液口环绕设置在所述第一端部，并与所述多个第一散热通道连通。
[0008]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，所述第一进液口的截面形状包括圆
形、椭圆形、正多边形中的一种或多种。
[0009]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，沿所述第一端部至所述第二端部方向，所述第一散热通道的形状包括直线型、折线型、波浪型中的一种或多种。
[0010]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，所述第二散热结构包括第二散热通道、以及分别与所述第二散热通道连通的第二进液口和射流孔；所述第二散热通道的个数至少为一个，所述第二散热通道设置在所述射流筒内；所述第二进液口的个数为多个，多个所述第二进液口设置在所述射流筒朝向所述第一端部的端面上；所述射流孔的个数为多个，多个所述射流孔设置在所述射流筒的内壁上，其中，所述射流孔与所述第一散热通道连通。
[0011]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，所述射流孔的截面形状包括圆形、菱形、正多边形中的一种或多种。
[0012]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，所述基底由复合材料制成，所述复合材料包括第一材料和第二材料；所述第二材料掺杂于部分所述第一材料内，所述第二材料的掺杂浓度范围为0～60%；其中，所述第一材料的外壁与所述射流筒的内壁抵接，或者，所述第一材料和所述第二材料的掺杂位置的外壁与所述射流筒的内壁抵接；所述第一材料包括铜，所述第二材料包括金刚石。
[0013]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，自所述基底的外壁至所述基底的内壁方向，所述第二材料的掺杂浓度依次递减。
[0014]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，所述基底为内部中空的锥体结构，所述锥体结构的锥面顶角的角度范围为5
°
～80
°
；所述锥体结构的内壁贴设有靶膜，其中，所述靶膜的厚度为100μm～500μm。
[0015]在上述高载热中子靶系统的优选技术方案中，所述靶膜的材料包括钛、钼、锆、铍、锂及其合金中的一种或多种组合。
[0016]在采用上述技术方案的情况下，本专利技术的高载热中子靶系统中，第二散热结构与第一散热结构连通，其中，第二散热结构中的冷却介质以预设方向流入第一散热结构中，以对第一散热结构中的冷却介质形成扰流效果，有效增加了第一散热结构中冷却介质的扰流程度，从而大大提高了高载热中子靶系统的换热效果和散热能力。
附图说明
[0017]下面结合附图来描述本专利技术的优选实施方式，附图中：图1是根据一示例性实施例示出的高载热中子靶系统的部分结构示意图。
[0018]图2是根据一示例性实施例示出的基底的结构示意图。
[0019]图3是根据一示例性实施例示出的射流筒的部分结构示意图。
[0020]附图标记说明：1、基底；11、第一端部；12、第二端部；13、凸起；2、射流筒；21、台阶；
3、扰流结构；31、第一散热结构；311、第一散热通道；312、第一进液口；313、出液口；32、第二散热结构；321、第二散热通道；322、第二进液口；323、射流孔；4、靶膜；10、高载热中子靶系统。
具体实施方式
[0021]下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。
[0022]下面参照附图结合实施例进一步说明本专利技术。
[0023]如图1所示，本专利技术一示例性的实施例提供了一种高载热中子靶系统10。该高载热中子靶系统10包括基底1和射流筒2。
[0024]其中，基底1包括第一端部11和第二端部12。第一端部11和第二端部12相对设置。需要说明的是，沿基底1的长度延伸方向，以基底1沿水平方式布置为例，第一端部11可以理解为基底1的左端部，第二端部12可以理解为基底10的右端部。或者，第一端部11可以理解为基底1的右端部，第二端部12可以理解为基底1的左端部。
[0025]而当基底1沿垂直方向布置时，第一端部11可以理解为基底1的上端部，第二端部12可以理解为基底1的下端部。或者，第一端部11可以理解为基底1的下端部，第二端部12可以理解为基底1的上端部。
[0026]在一个具体实施例中，基底1可以采用锥体结构，即基底10的一个端部的直径或长度尺寸大于其另一个端部的直径或长度尺寸。而无论基底1按何种方向布置，定义基底1中直径较大或长度尺寸较大的端部为第一端部11，基底1中直径较小或长度尺寸较小的端部为第二端部12。
[0027]射流筒2包覆于基底1的外侧面上。需要说明的是，射流筒2可以是半包覆在基底1的外侧面上。或者，以图1中所示为例，射流筒2全包覆在基底1的外侧上。
[0028]参照图1所示，高载热中子靶系统10还包括扰流结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高载热中子靶系统，其特征在于，包括基底和射流筒；所述基底包括第一端部和第二端部，所述第一端部的截面尺寸大于所述第二端部的截面尺寸；所述射流筒包覆于所述基底的外侧面上；还包括扰流结构，所述扰流结构包括用于流通冷却介质的第一散热结构和第二散热结构，沿所述第一端部至所述第二端部方向，所述第一散热结构设置在所述基底上，并贯穿所述基底；所述第二散热结构设置在所述射流筒上，所述第二散热结构与所述第一散热结构连通，其中，所述第二散热结构中的冷却介质以预设方向流入所述第一散热结构中，以对所述第一散热结构中的冷却介质形成扰流。2.根据权利要求1所述的高载热中子靶系统，其特征在于，所述第一散热结构包括多个第一散热通道、多个第一进液口和出液口；沿所述第一端部至所述第二端部方向，所述多个第一散热通道均匀环绕设置在所述基底上；其中，所述多个第一散热通道位于所述第二端部的端部相交，并与设置在所述射流筒上的所述出液口连通；所述多个第一进液口环绕设置在所述第一端部，并与所述多个第一散热通道连通。3.根据权利要求2所述的高载热中子靶系统，其特征在于，所述第一进液口的截面形状包括圆形、椭圆形、正多边形中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的高载热中子靶系统，其特征在于，沿所述第一端部至所述第二端部方向，所述第一散热通道的形状包括直线型、折线型、波浪型中的一种或多种。5.根据权利要求2所述的高载热中子靶系统，其特征在于，所述第二散热结构包括第二散热通道、以及分别与所述第二散热通道连通的第二进液口和射流孔；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：中科超睿青岛技术有限公司，
类型：发明
国别省市：