[发明专利]一种高功率束流下的同位素生产靶组件

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

发明内容

针对上述技术问题，本发明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。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

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；

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。