14MeV中子热化装置制造方法及图纸

一种热化效率较高的“14MeV中子热化装置”。用快中子反射层反射D-T中子发生器发射的、远离热中子准直通道出口的14MeV中子，使热化效率提高185.10％。先用快中子慢化层和中子慢化层依次慢化14MeV中子，使热化效率提高36.81％。用聚乙烯作为中子慢化、热化材料，价格远低于重水，热化效率比水高1.01％。用中子反射层反射远离热中子准直通道出口的中子，使热化效率提高537.97％。用热中子聚集层使热中子在准直通道内聚集、准直，使热化效率提高80.28％。此装置可以作为热中子源，用于硼中子俘获治疗、热中子照相等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用多种材料、多层结构热化14MeV快中子的装置，可以作为热中子源，用于硼中子俘获治疗以及热中子照相，属于核技术应用领域。
技术介绍
以D-T中子发生器为中子源进行热中子照相、硼中子俘获治疗有许多优点(I)不工作时，可以关断D-T中子发生器的电源，无中子辐照，容易防护；(2)D-T中子发生器体积小，可以制成小型装置，容易移动；(3)D-T中子发生器的造价低，容易推广。D-T中子发生器产生的中子能量为14MeV，慢化、热化后才可以作为热中子源。由于D-T中子发生器的强度远低于反应堆，所以在慢化体材料的选择以及慢化体结构的设计 等方面需要优化。为了提高14MeV中子的热化效率，本专利技术用多种材料、多层结构对其进行慢化、热化，其热化效率明显高于单一材料、单一结构的热化效率。本专利技术的热化效率定义为 热中子准直通道出口处的热中子通量热化效率=--…山7■姊- D-T中子发生器产额
技术实现思路
本专利技术提供一种“14MeV中子热化装置”，所要解决的技术问题是提高14MeV中子的热化效率。为了实现上述目标，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种“14MeV中子热化装置”，包括D_T中子发生器，热中子准直通道，快中子反射层，中子慢化层，快中子慢化层，热中子聚集层以及中子反射层。热中子准直通道的直径⑶为2cm，可以用于硼中子俘获治疗。长度(L)为40cm，准直比(L/D)为20，可以用于热中子照相。中子显电中性，D-T中子发生器发射的14MeV中子大约有一半沿着热中子准直通道的反向运行，为了提高中子利用率，增加热化装置的热化效率，本专利技术用快中子反射层对甘、一 e 叫故+W 丨 4士+曰一, I _0667xl O-4-3.7450x10-5、其进彳丁反射，使热化效率提咼185.10% (=-,-) ο 3.7450χ1(Γ5中子的慢化、热化主要是通过中子与慢化体内原子核的碰撞来实现的。所以，常用富含氢元素的材料对中子进行慢化、热化，如聚乙烯，水，重水等。重水的热化效率虽然略高于聚乙烯和水，但是其价格太高，所以本专利技术采用聚乙烯对中子进行慢化、热化，其热化效_L, m ., 1.0667x10-4 -1.0570x10'率比用水咼1.01% (=-3-)。 1·0570χ1(Γ4中子慢化层中对中子慢化、热化起主要作用的是氢元素，其慢化的最佳区域是中子能量为2MeV左右。所以，本专利技术在快中子慢化层中用铅慢化14MeV中子，使其能量降低到 2MeV 左右，热化效率提高了36.81% (= !-Q667xl04-7-8Q4°x 10、。为了使热中子在热中子准直通道内聚集、准直，本专利技术用镁制作ー个热中子聚集曰 IN他抽ルA古七日古OAOOnz , 1.0667XIO'4 -5.9224X 10~/伝，ロ丁以使热化效本fe冋80.2o/o、=-；-)。 5.9224 XIO3为了提高中子的利用率，本专利技术在中子慢化层的外部套ー层铅，反射向外传播的中子，提高中子慢化层的中子通量，使热化效率提高537.970/0 (= 1-Q615xl0-4-1.6736x10^总之，在“ 14MeV中子热化装置”中，快中子反射层，快中子慢化层，热中子聚集层以及中子反射层都可以大幅度地提高14MeV中子的热化效率。而以水为慢化材料的中子慢化层的热化效率较高，价格最低，附图说明下面结合附图和实施例进ー步对本专利技术进行说明。附图是本专利技术的结构方框图，主要由7部分组成I. D-T中子发生器是ー个半径为2. 5cm，长为IOcm的柱体。以D-T中子发生器的轴线为X轴，热中子准直通道出口为X轴正方向，以D-T中子发生器的靶(即产生中子的区域)为坐标原点。2.快中子反射层以X轴为轴线的圆柱体(去掉D-T中子发生器所占的区域)，半径和厚度皆为60cm，材料为铅，用于反射沿X轴负向传播的快中子。3.快中子慢化层以X轴为轴线的圆柱壳，内径为lcm，外径为60cm，厚度为12. 5cm,内部为铅，用于慢化快中子。4.热中子准直通道以X轴为轴线，半径为lcm，长为40cm的柱体，内部为真空，用于聚集、准直热中子。5.热中子聚集层以X轴为轴线的圆柱壳，内径为lcm,外径为6cm,长度为27. 5cm，内部为镁，用于反射热中子准直通道内的热中子，使其在通道内聚集、准直。6.中子慢化层以X轴为轴线的圆柱壳，内径为6cm、外径为9. 5cm，长度为27. 5cm,内部为聚こ烯,用于慢化、热化中子。7.中子反射层以X轴为轴线的圆柱壳，内径为9. 5cm、外径为60cm,长度为27. 5cm,内部为铅，用于反射远离热中子准直通道的中子。具体实施方式图中，D-T中子发生器⑴发射的14MeV中子，约有50%沿着x轴的负向传播(vx<0)，被快中子反射层(2)反射后，有部分中子沿着X轴的正向传播(vx > O)。原来沿X轴正向传播的中子以及反射后沿X轴正向传播的中子，只有很少一部分能够直接到达热中子准直通道(4)的出口。其它中子将被快中子慢化层(3)慢化，能量降至2MeV左右，然后被中子慢化层出)、热中子聚集层(5)以及中子反射层(7)多次反射、慢化、热化。进入热中子准直通道(4)的热中子在热中子聚集层(5)的多次反射作用下，逐渐在热中子准直通道(4)内聚集、准直，最终到达中子准直通道( 4)的出口。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种14MeV中子热化装置，由D？T中子发生器(1)，快中子反射层(2)，快中子慢化层(3)，热中子准直通道(4)，热中子聚集层(5)，中子慢化层(6)以及中子反射层(7)构成，其特征是：用快中子反射层(2)反射D？T中子发生器(1)发射的、远离热中子准直通道(4)出口的14MeV中子，用快中子慢化层(3)和中子慢化层(6)依次慢化14MeV中子，用中子反射层(7)反射远离热中子准直通道(4)出口的中子，用热中子聚集层(5)使热中子在中子准直通道(4)内聚集、准直，提高出口处的热中子通量。

【技术特征摘要】
1.一种14MeV中子热化装置，由D-T中子发生器(I)，快中子反射层(2)，快中子慢化层(3)，热中子准直通道(4)，热中子聚集层(5)，中子慢化层￠)以及中子反射层(7)构成，其特征是用快中子反射层(2)反射D-T中子发生器(I)发射的、远离热中子准直通道(4)出口的14MeV中子，用快中子慢化层(3)和中子慢化层(6)依次慢化14MeV中子，用中子反射层(7)反射远离热中子准直通道(4)出口的中子，用热中子聚集层(5)使热中子在中子准直通道(4)内聚集、准直，提高出口处的热中子通量。2.根据权利要求I所述的14MeV中子热化装置，其特征是快中子反射层(2)是一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：程道文，李鑫，韩冬，向鹏，韦韧，董小刚，孙正昊，兰民，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：