一种高功率束流下的同位素生产靶组件制造技术

本发明专利技术涉及一种高功率束流下的同位素生产靶组件，包括：靶室，所述靶室由靶室前板、靶室后板、靶室上盖板、靶室下盖板及左右侧板组成，所述靶室前板和所述靶室后板上设置有若干呈阵列布置的靶窗；靶胶囊，数量若干，呈单层平面阵列排布或多层立体阵列排布，所述靶室内竖直间隔布置有若干靶室单元隔板，若干所述靶室单元隔板将所述靶室分隔成若干空腔，每个所述空腔内均布置有偶数片栅板，每个所述栅板上均开设有若干靶胶囊定位孔，每个所述靶室单元隔板上均设置有与所述栅板相对应的刻槽，若干所述靶胶囊呈阵列形式嵌入所述靶胶囊定位孔内，并通过所述刻槽进行限位固定；若干所述靶窗与束流在射入或射出端面上正对的所述靶胶囊一一对应布置。一对应布置。一对应布置。

【技术实现步骤摘要】
一种高功率束流下的同位素生产靶组件


[0001]本专利技术涉及一种高功率束流下的同位素生产靶组件，属于同位素生产及高功率加速器终端


技术介绍

[0002]同位素生产靶系统是基于加速器的同位素生产系统的基本组成部分。同位素生产靶放置在加速器束流引出口末端，通过束流轰击靶介质，产生同位素。生产过程中靶介质中会沉积大量的束流能量，因此需要通过换热系统，将靶内的热沉积移除，保持生产靶工作在合理温度范围。国际上现有的基于加速器的同位素生产装置包括美国布鲁克海文实验室的BLIP、美国洛斯阿拉莫斯实验室的IPF、加拿大TRIUMF实验室的ISAC、南非iThembaLABS的SAIF等，这些装置的束流流强都在几百微安量级以内，功率最高几十千瓦水平。近几年随着超导加速器技术的突破，束流流强上升到毫安到十毫安水平，束流功率提高到几百千瓦甚至兆瓦，现有的加速器同位素生产靶技术在换热方面面临巨大的挑战。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术提供一种高功率束流下的同位素生产靶组件，该生产靶组件为阵列式胶囊靶，其结合束流的定点扫描技术，可以实现毫安水平甚至十毫安水平束流强度下的同位素生产。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0005]一种高功率束流下的同位素生产靶组件，包括：
[0006]靶室，所述靶室由靶室前板、靶室后板、靶室上盖板、靶室下盖板及左右侧板组成，所述靶室前板和所述靶室后板上设置有若干呈阵列布置的靶窗；
[0007]靶胶囊，数量若干，呈单层平面阵列排布或多层立体阵列排布，所述靶室内竖直间隔布置有若干靶室单元隔板，若干所述靶室单元隔板将所述靶室分隔成若干空腔，每个所述空腔内均布置有偶数片栅板，每个所述栅板上均开设有若干靶胶囊定位孔，每个所述靶室单元隔板上均设置有与所述栅板相对应的刻槽，若干所述靶胶囊呈阵列形式嵌入相邻两个所述栅板的所述靶胶囊定位孔内，并通过所述刻槽进行限位，从而夹在两个相邻的所述靶室单元隔板之间；
[0008]若干所述靶窗与束流在射入或射出端面上正对的所述靶胶囊一一对应布置。
[0009]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述靶胶囊包括胶囊外壳以及包容于所述胶囊外壳内的同位素生产靶。
[0010]所述的同位素生产靶组件，优选地，束流从靶室前板射入并从所述靶室后板射出，不同深度上的所述靶胶囊内装配不同生产靶，用于产生不同的同位素。
[0011]所述的同位素生产靶组件，优选地，每个所述空腔内相邻两列所述靶胶囊之间的缝隙以及所述靶胶囊与所述靶室的前后板之间的缝隙为冷却水流道。
[0012]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述靶室下盖板上开设有若干进水口，所述靶
室上盖板上开设有若干出水口，所述进水口、所述出水口与所述冷却水流道一一对应布置。
[0013]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述靶胶囊面向束流射入或射出方向的横截面包括圆形、椭圆形，长方形或正方形。
[0014]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述胶囊外壳采用采用高导热、高熔点、高强度、延展性好、易焊接的金属材料，所述同位素生产靶材料的形态包括粉末状、片状或块状。
[0015]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述金属材料包括Nb、Ta、Ti或Inconel
‑
718。
[0016]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述靶胶囊在束流方向上的厚度为几百微米到几毫米，垂直于束流的横向长度和宽度方向为几厘米。
[0017]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述同位素生产靶组件结合束流的定点扫描技术，实现毫安水平甚至十毫安水平束流强度下的同位素生产。
[0018]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述靶窗焊接在所述靶室上，或通过法兰与所述靶室连接在一起。
[0019]所述的同位素生产靶组件，优选地，所述靶室后板上装配有束流阻挡器。
[0020]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0021]1、本专利技术技术方案的核心是采用高导热、高熔点、高强度、延展性好、易焊接的金属材料，对用于同位素产生的靶材料进行完全包容密封，得到包容性良好的靶胶囊，利用靶室内冷却水与胶囊之间的强制对流换热，实现高功率产生靶的热移除，同时结合束流定点扫描和阵列式胶囊布置，实现超高束流功率密度下的同位素高效生产。
[0022]2、本专利技术的技术方案能够显著增大束流横向照射面积，提高同位素靶组件可承受的束流功率，实现毫安甚至十毫安水平束流强度下的同位素生产。通过降低单个靶窗及胶囊的横向尺寸，以降低单个靶窗及胶囊密封体的强度要求。相应地，靶窗及胶囊密封体可以做得更薄，其上的束流能量损失及冷却难度更低。同时，较小的靶胶囊尺寸，有利于降低靶的生产难度和后处理难度。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一实施例提供的高功率束流下的同位素生产靶的示意图，其中图1a为主视图，图1b为图1a的A
‑
A向剖视图，图1c为图1a的B
‑
B向剖视图，图1d为栅板的示意图；
[0024]图2为冷却水进出和束流定点扫描的示意图，图2a为主视图，图2b为图1a的A
‑
A向束流方向及冷却水进出示意图，图2c为图1a的B
‑
B向束流方向示意图；
[0025]图中各标记如下：
[0026]1‑
靶胶囊；2
‑
栅板；3
‑
靶胶囊定位孔；4
‑
靶室单元隔板；5
‑
冷却水流道；6
‑
进水口；7
‑
出水口；8
‑
靶室上盖板；9
‑
靶室下盖板；10
‑
靶室前板；11
‑
靶室后板。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具
有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
[0029]现有技术之一公开了一种用于医用同位素生产靶的水冷机构，其通过多块与靶体一体成型的热交换板，将热量传递给热交换板之间的冷却剂，实现高效的换热。该方案可以采用较大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率束流下的同位素生产靶组件，其特征在于，包括：靶室，所述靶室由靶室前板(10)、靶室后板(11)、靶室上盖板(8)、靶室下盖板(9)及左右侧板组成，所述靶室前板(10)和所述靶室后板(11)上设置有若干呈阵列布置的靶窗；靶胶囊(1)，数量若干，呈单层平面阵列排布或多层立体阵列排布，所述靶室内竖直间隔布置有若干靶室单元隔板(4)，若干所述靶室单元隔板(4)将所述靶室分隔成若干空腔，每个所述空腔内均布置有偶数片栅板(2)，每个所述栅板(2)上均开设有若干靶胶囊定位孔(3)，每个所述靶室单元隔板(4)上均设置有与所述栅板(2)相对应的刻槽，若干所述靶胶囊(1)呈阵列形式嵌入相邻两个所述栅板(2)的所述靶胶囊定位孔(3)内，并通过所述刻槽进行限位，从而夹在左右两个单元隔板(4)之间；若干所述靶窗与束流在射入或射出端面上正对的所述靶胶囊(1)一一对应布置。2.根据权利要求1所述的同位素生产靶组件，其特征在于，所述靶胶囊(1)包括胶囊外壳以及包容于所述胶囊外壳内的同位素生产靶。3.根据权利要求1所述的同位素生产靶组件，其特征在于，束流从靶室前板(10)射入并从所述靶室后板(11)射出，不同深度上的所述靶胶囊(1)内装配不同生产靶，用于产生不同的同位素。4.根据权利要求1所述的同位素生产靶组...

【专利技术属性】
技术研发人员：何源，贾欢，蔡汉杰，张勋超，普能，秦元帅，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：