紧凑型强流D-D中子发生器的物理设计
发布时间：2021-07-09 21:38
紧凑型D-D中子发生器因其不使用放射性氚,与D-T中子发生器相比有更好的安全性能,在中子活化分析、快中子照相、爆炸物及毒品检测等方面有广泛的应用价值。本研究开展了中子产额大于108n/s的紧凑型D-D中子发生器的物理设计和相关问题的模拟研究工作。开展了D-D反应中子产额、能谱、角分布等方面的理论及计算方法研究,给出了低能D束流下的D-D反应中子产额、能谱和角分布。经过数据分析,并结合D-D中子发生器中子产额的总体指标要求,确定其D束流物理参数为D束能量120keV,靶上D束流强度大于1mA。给出了紧凑型D-D中子发生器的总体设计方案；完成了双等离子体离子源的结构设计,并对其电磁场进行了模拟；完成了中子发生器主体的结构设计,并采用Poisson/Superfish软件,开展了引出加速区电场的模拟,模拟结果显示,离子源扩张杯区域的引出电场分布有利于D离子束的聚焦引出,关键区域的最强电场约为50kV/cm,不大于100kV/cm的高真空条击穿电场限值；采用MAGIC软件模拟了D束流引出加速传输状态,结果显示,离子源阳极与引出加速极之间的合适距离应选在50mm-55mm区间,此时靶上束斑直径约...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?Ａｍ－Ｂｅ源中子能谱间??
发生散列反应产生中子。散裂反应分为两步：首先是核内级联（Ｉｎｔｒａ－ｎｕｃｌｅａｒ??ｃａｓｃａｄｅ）过程，接着是裂变过程（Ｈｉ班－ｅｎｅｒｇｙ?ｆｉｓｓｉｏｎ）和蒸发（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）过??程。图１－４给出了高能质子轰击重核祀发生散列反应的物理过程Ｗ。散列中子源??能量分布范围广，能提供从超冷中子能区（ｌ〇－７ｅＶ?Ｗ下）直到ＧｅＶ能区的中子，??图１－５给出了一个散列中子源的典型能谱Ｗ。??散列中子源具有十分广泛的应用价值，国际上己发展了多台散列中子源，表??１－１给出了国际上已发展巧正在建造的散裂中子源的基本参数Ｗ。图１－６为英国??ＩＳＩＳ散列中子源结构示意图。??〇??ｆ??Ｉ??０?４－一－交支－＊?一ｊ?ｐｒｏｄｕｃｔｓ??每．。＾覆??Ｉｍｌｒａ?口?ｕｒｋａｒ?ｒ貞ｖｒａｄｅ??？?ｊ?，?／?＼，．公＼??０?ｒ?／?０??Ｈｒａ＼ｙ?ｎｕｃｌｅｕｓ?＾?＊?／?０?’■，?。??—－资一赞＾。‘丈Ｔ??ｌｉｔｄｄｃｎｔ?，、?？一＾?／?Ｅｖａｐｄｒａｔ相?１??＼?＞發—一邀??？?＊?／?ｉ?＼??０?▼?＊?ＥｖａｐＯｉｗＵ々Ｂ??ｂ?０?＂?ｐｉ々ｄｕ＂??图１－４散裂反应过程示意图Ｗ??１〇４????Ｐ?（８００?ＭｅＶ）?＋Ｐｂ??１０?＇■???ｄｅｇ??１１沪?ｒ?＼ｙ?＼??一献?——＼ｗ??
中巧化娜郎化室??图１－６散裂中子源装置结构示意图??散裂中子源的突出优点是中子产额高Ｗ。其强度远大于其他中子源，可大于??ｌ（Ｐｎ／ｓ量级。还具有Ｗ下优点：相对于反应堆比较容易控制，可根据具体需求??调节质子束；脉冲时间结构性能好，可工作在ｎｓ或ＷＳ量级；中子能谱宽达１６??个量级＾＾＾＞上；相比于电子直线加速器中子源丫本底较小。目前散裂中子源主要应??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子束刻蚀设备中离子源故障诊断和维修[J]. 赵建恒. 电子工业专用设备. 2013(05)
[2]用D-D中子发生器快速检测煤中硫含量[J]. 贾福全. 长春工业大学学报(自然科学版). 2012(06)
[3]用D-D中子发生器检测煤中氮含量的可行性研究[J]. 贾福全. 吉林建筑工程学院学报. 2012(05)
[4]高产额中子发生器研制[J]. 肖坤祥,冉汉正,曾清,向伟,梅林. 原子能科学技术. 2012(S1)
[5]Designing of the 14 MeV neutron moderator for BNCT[J]. 程道文,陆景彬,杨东,刘玉敏,王辉东,马克岩. 中国物理C. 2012(09)
[6]用D-T中子发射器快速检测煤中铅含量的可行性研究[J]. 程道文,李鑫,兰民. 长春工业大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]小型化中子发生器研制进展[J]. 张国光,沈冠仁,丰树强,苏丹,窦玉玲,赵潇,王国保,刘福东,陈凌. 中国原子能科学研究院年报. 2010(00)
[8]D+离子束轰击时间对氘钛靶特性的影响[J]. 王博宇,向伟,戴晶怡,谈效华,程亮,陈磊,秦秀波. 物理学报. 2011(04)
[9]潘宁离子源研究概述[J]. 万瑞芸,谈效华,肖坤祥,金大志. 机电工程技术. 2009(09)
[10]厚靶D（d,n）3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布（英文）[J]. 姚泽恩,杜洪新,谭新建,张宇,Tooru Kobayashi,Gerard Bengua. 计算物理. 2008(06)
博士论文
[1]中国散裂中子源多功能反射谱仪屏蔽设计及ADS中子学研究[D]. 沈飞.兰州大学 2014
[2]金属环境中D（d,p）T反应的屏蔽效应及氘沉积行为研究[D]. 吕会议.兰州大学 2010
硕士论文
[1]航天导爆索中子照相装置慢化准直系统模拟设计[D]. 何丽华.南华大学 2011
[2]基于Micromegas探测器的中子CT的研究[D]. 周健荣.兰州大学 2009
[3]用14MeV中子进行违禁品检测的实验装置屏蔽研究[D]. 魏晓云.东北师范大学 2007
[4]PGNAA应用于煤质成份在线检测的方法研究[D]. 陈晓文.兰州大学 2006
[5]场发射阴极的计算机模拟[D]. 王小菊.电子科技大学 2006
[6]射频离子源研制及引出系统数值模拟[D]. 马利民.东北大学 2006
[7]爆炸物检测的方法研究[D]. 田玉冰.东北师范大学 2005
本文编号：3274546
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?Ａｍ－Ｂｅ源中子能谱间??
发生散列反应产生中子。散裂反应分为两步：首先是核内级联（Ｉｎｔｒａ－ｎｕｃｌｅａｒ??ｃａｓｃａｄｅ）过程，接着是裂变过程（Ｈｉ班－ｅｎｅｒｇｙ?ｆｉｓｓｉｏｎ）和蒸发（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）过??程。图１－４给出了高能质子轰击重核祀发生散列反应的物理过程Ｗ。散列中子源??能量分布范围广，能提供从超冷中子能区（ｌ〇－７ｅＶ?Ｗ下）直到ＧｅＶ能区的中子，??图１－５给出了一个散列中子源的典型能谱Ｗ。??散列中子源具有十分广泛的应用价值，国际上己发展了多台散列中子源，表??１－１给出了国际上已发展巧正在建造的散裂中子源的基本参数Ｗ。图１－６为英国??ＩＳＩＳ散列中子源结构示意图。??〇??ｆ??Ｉ??０?４－一－交支－＊?一ｊ?ｐｒｏｄｕｃｔｓ??每．。＾覆??Ｉｍｌｒａ?口?ｕｒｋａｒ?ｒ貞ｖｒａｄｅ??？?ｊ?，?／?＼，．公＼??０?ｒ?／?０??Ｈｒａ＼ｙ?ｎｕｃｌｅｕｓ?＾?＊?／?０?’■，?。??—－资一赞＾。‘丈Ｔ??ｌｉｔｄｄｃｎｔ?，、?？一＾?／?Ｅｖａｐｄｒａｔ相?１??＼?＞發—一邀??？?＊?／?ｉ?＼??０?▼?＊?ＥｖａｐＯｉｗＵ々Ｂ??ｂ?０?＂?ｐｉ々ｄｕ＂??图１－４散裂反应过程示意图Ｗ??１〇４????Ｐ?（８００?ＭｅＶ）?＋Ｐｂ??１０?＇■???ｄｅｇ??１１沪?ｒ?＼ｙ?＼??一献?——＼ｗ??
中巧化娜郎化室??图１－６散裂中子源装置结构示意图??散裂中子源的突出优点是中子产额高Ｗ。其强度远大于其他中子源，可大于??ｌ（Ｐｎ／ｓ量级。还具有Ｗ下优点：相对于反应堆比较容易控制，可根据具体需求??调节质子束；脉冲时间结构性能好，可工作在ｎｓ或ＷＳ量级；中子能谱宽达１６??个量级＾＾＾＞上；相比于电子直线加速器中子源丫本底较小。目前散裂中子源主要应??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子束刻蚀设备中离子源故障诊断和维修[J]. 赵建恒. 电子工业专用设备. 2013(05)
[2]用D-D中子发生器快速检测煤中硫含量[J]. 贾福全. 长春工业大学学报(自然科学版). 2012(06)
[3]用D-D中子发生器检测煤中氮含量的可行性研究[J]. 贾福全. 吉林建筑工程学院学报. 2012(05)
[4]高产额中子发生器研制[J]. 肖坤祥,冉汉正,曾清,向伟,梅林. 原子能科学技术. 2012(S1)
[5]Designing of the 14 MeV neutron moderator for BNCT[J]. 程道文,陆景彬,杨东,刘玉敏,王辉东,马克岩. 中国物理C. 2012(09)
[6]用D-T中子发射器快速检测煤中铅含量的可行性研究[J]. 程道文,李鑫,兰民. 长春工业大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]小型化中子发生器研制进展[J]. 张国光,沈冠仁,丰树强,苏丹,窦玉玲,赵潇,王国保,刘福东,陈凌. 中国原子能科学研究院年报. 2010(00)
[8]D+离子束轰击时间对氘钛靶特性的影响[J]. 王博宇,向伟,戴晶怡,谈效华,程亮,陈磊,秦秀波. 物理学报. 2011(04)
[9]潘宁离子源研究概述[J]. 万瑞芸,谈效华,肖坤祥,金大志. 机电工程技术. 2009(09)
[10]厚靶D（d,n）3He反应加速器中子源的产额、能谱和角分布（英文）[J]. 姚泽恩,杜洪新,谭新建,张宇,Tooru Kobayashi,Gerard Bengua. 计算物理. 2008(06)
博士论文
[1]中国散裂中子源多功能反射谱仪屏蔽设计及ADS中子学研究[D]. 沈飞.兰州大学 2014
[2]金属环境中D（d,p）T反应的屏蔽效应及氘沉积行为研究[D]. 吕会议.兰州大学 2010
硕士论文
[1]航天导爆索中子照相装置慢化准直系统模拟设计[D]. 何丽华.南华大学 2011
[2]基于Micromegas探测器的中子CT的研究[D]. 周健荣.兰州大学 2009
[3]用14MeV中子进行违禁品检测的实验装置屏蔽研究[D]. 魏晓云.东北师范大学 2007
[4]PGNAA应用于煤质成份在线检测的方法研究[D]. 陈晓文.兰州大学 2006
[5]场发射阴极的计算机模拟[D]. 王小菊.电子科技大学 2006
[6]射频离子源研制及引出系统数值模拟[D]. 马利民.东北大学 2006
[7]爆炸物检测的方法研究[D]. 田玉冰.东北师范大学 2005
本文编号：3274546
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