[发明专利]一种多维中子调控靶装置

说明书

本发明公开了一种多类型中子能谱调控靶装置，包括中子能谱调控装置中的耦合靶反应装置和换靶装置。应用于聚变中子源驱动次临界混合堆能源系统中，强流氘氚聚变中子发生器产生的氘束流轰击固态靶，产生高通量氘氚聚变中子束，进而利用聚变中子轰击有中子倍增材料的次临界包层，经中子倍增、能谱优化，实现中子能谱调控的目的。耦合靶反应装置包括真空管、靶管及位于靶管内的靶片组件。换靶装置包括换靶腔室、靶片存储腔室、靶片更换装置及用于向靶管输送靶片组件的靶片输送装置。有效地降低了工作人员换靶的劳动强度，同时提高了换靶效率，提高洁净能源系统的运行的稳定。

技术领域

本发明涉及多类型中子能谱调控技术领域，特别涉及一种多类型中子能谱调控靶装置。

背景技术

先进核能系统具有中子能谱硬、各向异性强等特点，传统裂变反应堆无法提供其关键技术研发所需复杂中子能谱。聚变中子源驱动次临界混合堆能源系统中，强流氘氚聚变中子发生器产生的氘束流轰击固态靶，产生高通量氘氚聚变中子束，进而利用聚变中子轰击有中子倍增材料的次临界包层，经中子倍增、能谱优化。

加速器聚变中子源利用加速器产生的一定能量的离子与靶作用，通过发生D-D或者D-T聚变反应，产生中子，具有中子能量高、能谱窄、使用灵活、固有安全性高等优点。紧凑型加速器聚变中子源产生强流高能中子束，可服务于聚变中子源驱动次临界混合堆洁净能源系统，利用聚变中子轰击有中子倍增材料的次临界包层，经中子倍增、能谱优化，包层中长寿命放射性废物核发生不同类型反应生成新的低毒或无毒核素，而天然铀吸收中子生成可裂变核燃料并且产生大量的能量，以“变废为宝”。相比传统核电站，这种混合堆洁净能源系统可使燃料利用率大幅度提高，满足大规模发展需求；同时通过外部中子源驱动，裂变反应堆运行在次临界模式，不会发生超临界事故，运行安全可靠。

传统技术中，传统聚变中子源靶系统工作在空旷外部环境，换靶操作相对比较容易，但无法适用于反应堆堆芯狭小及高温空间工况。在聚变中子源驱动次临界混合堆洁净能源系统中，中子源的靶系统工作在次临界反应堆堆芯，外部空间狭小，周围堆芯温度很高，无法直接进行换靶，而拆除靶系统进行换靶的工作量太大，导致工作人员换靶的劳动强度较大，且换靶效率较低。

因此，如何降低在工作人员换靶的劳动强度的同时，提高换靶效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多类型中子能谱调控靶装置，应用于聚变中子源驱动次临界混合堆调控中子能谱系统中，实现全自动远程换靶，以降低工作人员换靶的劳动强度，同时提高换靶效率。

为实现上述目的，本发明提供一种多类型中子能谱调控靶装置，包括耦合靶反应装置和换靶装置；

所述耦合靶反应装置包括真空管、靶管及位于所述靶管内的靶片组件，所述靶管位于所述真空管内；

所述换靶装置包括换靶腔室、靶片存储腔室、靶片更换装置及用于向所述靶管输送所述靶片组件的靶片输送装置，所述靶片更换装置用于将所述靶片输送装置上的靶片组件与所述靶片更换装置内的靶片组件更换，所述靶片存储腔室与所述换靶腔室通过阀体隔离密封，所述换靶腔室和所述靶片储存腔室均为抽真空腔室，所述靶片输送装置包括第一真空吸盘及用于带动所述第一真空吸盘由所述换靶腔室经由所述靶管输送至靶片安装位置的换靶驱动装置，所述第一真空吸盘用于吸附所述靶片组件。

优选地，所述换靶驱动装置包括第一电机、第一涡轮及与所述第一涡轮配合的第一蜗杆，所述第一涡轮与所述第一电机连接，所述第一蜗杆为空心管，所述第一真空吸盘安装在所述第一蜗杆的一端，所述第一蜗杆与抽真空装置连通，所述第一真空吸盘的吸孔与所述第一蜗杆连通。