散裂靶制造技术

本实用新型专利技术公开了一种散裂靶，包括：具有多孔结构的靶体(1)，所述靶体(1)用于接受束流照射；具有保温功能的容纳部(2)，所述容纳部(2)具有密闭腔体(3)，所述靶体(1)设于所述密闭腔体(3)内；以及换热工质(4)，设于所述密闭腔体(3)内，所述靶体(1)部分地浸没在所述换热工质(4)中；其中，所述换热工质(4)能够沿所述多孔结构扩散，以充满所述靶体(1)的孔隙；所述孔隙内的换热工质(4)在束流照射靶体(1)的过程中受热变为蒸汽，所述蒸汽与所述容纳部(2)的内壁接触被冷却为液态，流回所述换热工质(4)中。

【技术实现步骤摘要】
散裂靶
本技术的实施例涉及核工程领域，特别涉及一种散裂靶。
技术介绍
散裂靶可以作为一种高效的中子源和中微子源应用于从基础研究到尖端应用的不同领域。在使用时，加速器等装置产生的束流作用于散裂靶的靶体从而发生核反应，可以获得自然界中难以获取的粒子流或核素产物。在核反应过程中，束流的能量在靶体内转化为热能，导致靶体温度持续升高，因此需要对靶体进行冷却。现有技术一般采用单相工质对靶体进行换热，即在换热过程中，工质保持为液态或气态的单相形式。然而，单相工质的传热效率限定了散裂靶的功率，单相工质传热过程对驱动装置等外援设备的依赖较大，使得整体结构较为复杂。因此，有必要研究一种高功率、结构简单的散裂靶。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种散裂靶，以解决上述技术问题中的至少一个方面。根据本技术的一个方面，提出一种散裂靶，包括：具有多孔结构的靶体，所述靶体用于接受束流照射；具有保温功能的容纳部，所述容纳部具有密闭腔体，所述靶体设于所述密闭腔体内；以及换热工质，设于所述密闭腔体内，所述靶体部分地浸没在所述换热工质中；其中，所述换热工质能够沿所述多孔结构扩散，以充满所述靶体的孔隙；所述孔隙内的换热工质在束流照射靶体的过程中受热变为蒸汽，所述蒸汽与所述容纳部的内壁接触被冷却为液态，流回所述换热工质中。根据一些实施方式，所述容纳部包括本体和设于所述本体外壁的保温部。根据一些实施方式，所述靶体的材料根据以下因素中的一个或多个确定：所述换热工质的种类、所述换热工质对所述靶体的浸润角大小、所述束流的功率大小。根据一些实施方式，所述靶体的结构根据以下因素中的一个或多个确定：所述换热工质在所述靶体内的扩散速度大小、所述束流的功率大小、所述靶体的尺寸、所述换热工质的热属性。根据一些实施方式，所述多孔结构的孔隙率为40％～80％。根据一些实施方式，所述容纳部将所述换热工质的温度保持在接近所述换热工质的饱和温度。根据一些实施方式，所述换热工质选自以下种类中的一种：水、液态铅、液态铋、液态钠钾合金。根据一些实施方式，所述靶体的材料为高熔点金属或不锈钢。在根据本技术的实施例的散裂靶中，通过将靶体设置为多孔结构，使得换热工质能够在毛细作用下沿所述多孔结构扩散，以充满所述靶体的孔隙，并与靶体换热变为蒸汽；通过设置具有保温功能的容纳部，使得所述蒸汽与所述容纳部的内壁接触后被冷却为液态流回所述换热工质中，从而基于换热工质的相变过程能够实现换热工质的传热以及循环利用，换热效率高，有利于提高散裂靶功率。并且，换热工质依靠毛细作用可以实现自驱动流动，无需设置外源驱动设备，整个装置的结构简单。附图说明通过下文中参照附图对本技术所作的描述，本技术的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本技术有全面的理解。图1示出了根据本技术的一个示例性实施例的散裂靶的示意图；以及图2示出了利用图1的散裂靶进行换热的方法的流程图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。图1示出了根据本技术的一个示例性实施例的散裂靶100的示意图。如图1所示，散裂靶100包括：具有多孔结构的靶体1，靶体1用于接受束流照射；具有保温功能的容纳部2，容纳部2具有密闭腔体3，靶体1设于密闭腔体3内；以及换热工质4，设于密闭腔体3内，靶体1部分地浸没在换热工质4中；其中，换热工质4能够沿所述多孔结构扩散，以充满靶体1的孔隙；孔隙内的换热工质4在束流照射靶体1的过程中受热变为蒸汽，蒸汽与容纳部2的内壁接触被冷却为液态，流回换热工质4中。在根据本技术的实施例的散裂靶100中，通过将靶体1设置为多孔结构，使得换热工质4能够在毛细作用下沿所述多孔结构扩散，以充满靶体1的孔隙，并与靶体1换热变为蒸汽；通过设置具有保温功能的容纳部2，使得所述蒸汽与容纳部2的内壁接触后被冷却为液态流回换热工质4中，从而基于换热工质4的两相变化能够实现换热工质4的传热过程以及循环利用，换热效率高，有利于提高散裂靶功率。并且，换热工质4依靠毛细作用可以实现自驱动流动，无需设置外源驱动设备，整个装置的结构简单。容纳部2可以是空心的立方体结构或圆柱体结构，靶体1可以连接至容纳部2的上部，并且靶体1与容纳部2的底部之间可以留有间隙。换热工质4可以承载于容纳部2的底部，填充所述间隙，并能够浸没靶体1的一部分。由此，在毛细作用下，换热工质4可以沿靶体1向上提升，以充满靶体1的孔隙。当束流作用于靶体1时，靶体1内产生大量热量，所述孔隙内的换热工质4受热达到沸点变为蒸汽，在换热工质4的液-汽转化过程中，能够吸收靶体1的热量。靶体1的多孔结构使得其具有大量孔隙，从而增大了换热工质4与靶体1的接触面积和接触范围，保证换热充分进行。所述蒸汽从靶体1的孔隙向外扩散之后，位于容纳部2底部的换热工质4可以自动提升以继续填充所述孔隙，由此使得换热工质4与靶体1的换热过程能够源源不断地进行。靶体1的竖直中心线可以与容纳部2的竖直中心线重合，使得在靶体1的周围形成均匀的蒸汽流动通道，保证换热的均匀性。大量蒸汽积聚于容纳部2的密闭腔体3的上部，蒸汽压力大，而密闭腔体3的底部压力小，因此蒸汽在压力差的作用下向下流动，流动过程中与容纳部2的内壁接触，被冷却为液态，流回换热工质4中，从而换热工质4能够循环利用。参照图1，容纳部2可以包括本体21和设于本体21外壁的保温部22。本体21用于提供密闭腔体3，以容纳靶体1，并封闭和储存传热工质4。本体21可以具有良好的承压性和耐温性能。保温部22用于实现容纳部2的保温功能，使得保温部22自身以及与之接触的换热工质4保持在一定温度范围内，从而保温部22的内壁可以将蒸汽冷却至沸腾前的状态。当然，在其他实施例中，也可以直接利用具有良好保温性能和耐压性的材料制成具有一定壁厚的结构作为容纳部2。在一个实施例中，容纳部2可以设置为将换热工质4的温度保持在接近换热工质4的饱和温度。饱和温度是指液体和蒸汽处于动态平衡状态，由于换热工质4的温度接近饱和温度，能够加快换热工质4的液-汽转化过程，从而提高换热效率。换热工质4可以选用高导热率、低熔点的材料，由此能够改善换热效果，并且保证换热工质4在常温下为液体状态。例如，换热工质4可以选自以下种类中的一种：水、液态铅、液态铋、液态钠钾合金。靶体1的材料可以根据以下因素中的一个或多个确定：换热工质4的种类、换热工质4对靶体1的浸润角大小、束流的功率大小。换热工质4对靶体1的浸润角大小决定了换热工质4相对于靶体1的表面张力大小，影响到毛细作用的效果。靶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种散裂靶，包括：/n具有多孔结构的靶体(1)，所述靶体(1)用于接受束流照射；/n具有保温功能的容纳部(2)，所述容纳部(2)具有密闭腔体(3)，所述靶体(1)设于所述密闭腔体(3)内；以及/n换热工质(4)，设于所述密闭腔体(3)内，所述靶体(1)部分地浸没在所述换热工质(4)中；/n其中，所述换热工质(4)能够沿所述多孔结构扩散，以充满所述靶体(1)的孔隙；所述孔隙内的换热工质(4)在束流照射靶体(1)的过程中受热变为蒸汽，所述蒸汽与所述容纳部(2)的内壁接触被冷却为液态，流回所述换热工质(4)中。/n

【技术特征摘要】
1.一种散裂靶，包括：
具有多孔结构的靶体(1)，所述靶体(1)用于接受束流照射；
具有保温功能的容纳部(2)，所述容纳部(2)具有密闭腔体(3)，所述靶体(1)设于所述密闭腔体(3)内；以及
换热工质(4)，设于所述密闭腔体(3)内，所述靶体(1)部分地浸没在所述换热工质(4)中；
其中，所述换热工质(4)能够沿所述多孔结构扩散，以充满所述靶体(1)的孔隙；所述孔隙内的换热工质(4)在束流照射靶体(1)的过程中受热变为蒸汽，所述蒸汽与所述容纳部(2)的内壁接触被冷却为液态，流回所述换热工质(4)中。


2.根据权利要求1所述的散裂靶，其特征在于，所述容纳部(2)包括本体(21)和设于所述本体(21)外壁的保温部(22)。


3.根据权利要求1所述的散裂靶，其特征在于，所述靶体(1)的材料根据以下因素中的一个或多个确定：所述换热工质(4)的种类...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，杨阳阳，高笑菲，张建荣，麻礼东，杨琼，祁美玲，陈小龙，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：新型
国别省市：甘肃;62