氚鈦靶系統(tǒng)靶溫升瞬態(tài)分析的方法研究

　　完成了中子發(fā)生器的關(guān)鍵裝置———真空氚鈦靶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)影響氚鈦靶壽命的各個(gè)因素及靶溫升對(duì)氚鈦靶壽命的影響做了介紹，著重研究旋轉(zhuǎn)靶的溫度變化瞬時(shí)分析的新方法。該方法將旋轉(zhuǎn)靶的受熱區(qū)域分為若干個(gè)相等的受熱點(diǎn)，利用循環(huán)往復(fù)的“跳格”加熱的方式完成旋轉(zhuǎn)靶的瞬態(tài)分析，計(jì)算結(jié)果表明: 通過(guò)該方法，能夠控制旋轉(zhuǎn)靶的靶點(diǎn)溫升在允許溫度范圍之內(nèi)。

　　中子在原子能、冶煉、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品、環(huán)境、核數(shù)據(jù)測(cè)量、地質(zhì)勘探等各個(gè)方面被廣泛應(yīng)用，中子源主要之一是氘氚聚變反應(yīng)中子發(fā)生器，而氚靶是中子發(fā)生器的極其重要的部件。氚靶通常是由鈦、鋯等吸氚膜材料吸附氚制備而成，由于鈦價(jià)格較低且鈦膜制作相對(duì)簡(jiǎn)單，一般常用它做中子發(fā)生器的吸氚膜材料，這就是氚鈦靶。在運(yùn)行過(guò)程中，氘離子流轟擊靶片，使氚靶溫度迅速提升，特別是密封中子管的氚靶，有時(shí)能升高至150℃，若長(zhǎng)期持續(xù)工作，真空技術(shù)網(wǎng)(http://genius-power.com/)認(rèn)為維持氚靶有高的氚密度和熱穩(wěn)定性非常重要。

　　本文給出了真空氚鈦靶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，著重研究了旋轉(zhuǎn)靶溫升瞬時(shí)分析方法和過(guò)程。

　　氚鈦靶壽命的影響因素

　　通常認(rèn)為影響氚鈦靶系統(tǒng)的使用壽命因素主要有以下三個(gè)方面: 氚靶中的氚被氘離子置換、氘離子流對(duì)氚靶的濺射以及靶的溫度。當(dāng)氘離子束轟擊靶片時(shí)，溫度會(huì)急劇升高，其中的氚會(huì)從靶片以氣態(tài)大量釋放，這是影響靶片使用壽命的主要因素之一。由氘吸附在鈦膜上形成的氘化鈦，其明顯分解溫度為343℃，當(dāng)溫度達(dá)到343℃，其中的氘開(kāi)始大量釋放，而氫化鈦的明顯分解溫度為380℃左右，為了防止溫度過(guò)熱而造成氚氣從靶片釋放，通常認(rèn)為必須將溫度控制在200℃以下。

　　現(xiàn)在對(duì)于溫度因素的處理辦法為采用水冷大面積高速旋轉(zhuǎn)氚鈦靶技術(shù)，旋轉(zhuǎn)靶的原理是通過(guò)旋轉(zhuǎn)大大增加有效使用靶面積，進(jìn)而控制靶片溫度，提高靶片的壽命。

　　結(jié)論

　　通過(guò)上述分析結(jié)果可知，靶面溫度能有效的降低，靶點(diǎn)最大溫度在160℃左右，并在第20 周期趨于穩(wěn)定，并控制溫度在200℃以下，利用循環(huán)往復(fù)的“跳格”加熱的方式能夠完成旋轉(zhuǎn)靶的瞬態(tài)分析，且根據(jù)所列參數(shù)，得出的旋轉(zhuǎn)靶的靶點(diǎn)溫升在控制溫度范圍內(nèi)。