本發(fā)明創(chuàng)造屬于核技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種片狀結(jié)構(gòu)的ads有窗散裂靶。

背景技術(shù)：

ads(acceleratordrivensub-criticalsystem,加速器驅(qū)動(dòng)次臨界潔凈核能系統(tǒng))系統(tǒng)由質(zhì)子加速裝置和次臨界反應(yīng)堆構(gòu)成。次臨界反應(yīng)堆由于其燃料選擇無(wú)法完成自持核反應(yīng)，必須由外界(即質(zhì)子加速器和散裂靶)提供高能中子。該系統(tǒng)采用加速質(zhì)子轟擊重金屬靶芯來(lái)產(chǎn)生高能中子?，F(xiàn)有技術(shù)中的靶芯通常采用整體設(shè)置，這樣當(dāng)靶芯的上部失效后，靶芯的下部也不能得到有效的利用，造成資源的浪費(fèi)。靶芯在轟擊的過(guò)程中需要對(duì)靶芯進(jìn)行冷卻，避免靶芯的溫度過(guò)高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種片狀結(jié)構(gòu)的ads有窗散裂靶，以提高散裂靶的利用率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種片狀結(jié)構(gòu)的ads有窗散裂靶，包括質(zhì)子通道管和靶件套管，質(zhì)子通道管的質(zhì)子出口端伸入靶件套管內(nèi)部，質(zhì)子通道管下方的靶件套管內(nèi)部固接有若干靶片，靶片層疊設(shè)置，靶件套管上設(shè)置有用于冷卻靶片的冷卻系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述冷卻系統(tǒng)為氣體冷卻系統(tǒng)，所述靶片從上到下間隔設(shè)置，靶片上設(shè)置有若干通孔，相鄰靶片的通孔交錯(cuò)設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述質(zhì)子出口端設(shè)置有靶窗，靶窗為內(nèi)凹的半球形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述靶件套管包括靶件外套管和靶件內(nèi)套管，質(zhì)子通道管伸入靶件內(nèi)套管內(nèi)部，靶件內(nèi)套管位于靶件外套管內(nèi)部，靶片固接在靶件內(nèi)套管下部?jī)?nèi)，靶件內(nèi)套管的下端固接有靶塞，靶塞上設(shè)置有用于冷卻氣體通過(guò)的靶塞通孔，靶件外套管的下端固接有靶蓋；

質(zhì)子通道管與靶件內(nèi)套管之間形成氣體出氣空腔，靶件內(nèi)套管與靶件外套管之間形成氣體進(jìn)氣空腔，靶件內(nèi)套管的上部外側(cè)設(shè)置有與出氣空腔連通的上腔室，上腔室的側(cè)部設(shè)置有出口法蘭管，靶件外套管的上部外側(cè)設(shè)置有與進(jìn)氣空腔連通的下腔室，下腔室的側(cè)部設(shè)置有進(jìn)口法蘭管。

進(jìn)一步的，所述靶件內(nèi)套管與質(zhì)子通道管同軸心，靶件外套管與靶件內(nèi)套管同軸心。

進(jìn)一步的，所述出口法蘭管設(shè)置在與設(shè)置進(jìn)口法蘭管相對(duì)的一側(cè)的上腔室的側(cè)部。

進(jìn)一步的，質(zhì)子通道管下方的靶件內(nèi)套管和靶件外套管的管徑分別略小于其各自上方的套管的管徑，靶件內(nèi)套管和靶件外套管的變徑處均圓滑過(guò)渡。

進(jìn)一步的，位于靶件套管外部的質(zhì)子通道管外側(cè)固接有上法蘭盤(pán)，靶件套管外部側(cè)壁上固接有下法蘭盤(pán)。

進(jìn)一步的，所述靶片的一側(cè)端面上設(shè)置有加強(qiáng)筋。

進(jìn)一步的，所述加強(qiáng)筋有若干條，加強(qiáng)筋平行設(shè)置，加強(qiáng)筋的高度為2mm。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的一種片狀結(jié)構(gòu)的ads有窗散裂靶具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)本發(fā)明創(chuàng)造的靶芯采用若干靶片的結(jié)構(gòu)設(shè)置，次結(jié)構(gòu)可以保證當(dāng)上部的靶片失效后，質(zhì)子可以轟擊下部的靶片繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，放出中子，大大的提高散裂靶的利用率；此結(jié)構(gòu)還可以提高散裂靶的使用壽命和安全性，方便設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝；

(2)本發(fā)明創(chuàng)造的質(zhì)子通道管的質(zhì)子出口端設(shè)置了半球形的靶窗，靶窗可允許微小粒子通過(guò)的同時(shí)可以有效阻擋質(zhì)子轟擊靶片后產(chǎn)生的核素，保證質(zhì)子通道管內(nèi)部的真空度。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的冷卻系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的靶窗處的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的靶片的主視圖；

圖5為本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的靶片的側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1、質(zhì)子通道管；101、質(zhì)子出口端；2、靶件內(nèi)套管；201、上腔室；1-2、出氣空腔；3、靶件外套管；301、下腔室；2-3、進(jìn)氣空腔；4、靶片；401、通孔；402、加強(qiáng)筋；5、靶窗；6、靶塞；7、靶蓋；8、出口法蘭管；9、進(jìn)口法蘭管；10、上法蘭盤(pán)；11、下法蘭盤(pán)。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過(guò)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造。

如圖1所示，一種片狀結(jié)構(gòu)的ads有窗散裂靶，包括質(zhì)子通道管1和靶件套管。靶件套管包括靶件外套管3和靶件內(nèi)套管2，質(zhì)子通道管1伸入靶件內(nèi)套管2內(nèi)部，靶件內(nèi)套管2位于靶件外套管3內(nèi)部，靶芯固接在靶件內(nèi)套管2下部?jī)?nèi)，靶件內(nèi)套管2的下端焊接有靶塞6，靶塞6上設(shè)置有用于冷卻氣體通過(guò)的靶塞通孔，靶件外套管3的下端焊接有靶蓋7，靶塞6與靶蓋7之間留有空隙。靶件套管上設(shè)置有用于冷卻靶芯的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)為氦氣冷卻系統(tǒng)。

如圖1、2、3所示，靶件內(nèi)套管2與質(zhì)子通道管1同軸心，靶件外套管3與靶件內(nèi)套管2同軸心。質(zhì)子通道管1的外管徑小于靶件內(nèi)套管2的內(nèi)管徑小于靶件外套管3的內(nèi)管徑。質(zhì)子通道管1的質(zhì)子出口端101伸入靶件內(nèi)套管2內(nèi)部，質(zhì)子通道管1下方的靶件內(nèi)套管2內(nèi)部固接有靶芯。當(dāng)加速質(zhì)子轟擊靶芯時(shí)會(huì)放出大量熱量，因此必須設(shè)計(jì)單獨(dú)的冷卻回路。質(zhì)子通道管1與靶件內(nèi)套管2之間形成氣體出氣空腔1-2，靶件內(nèi)套管2與靶件外套管3之間形成氣體進(jìn)氣空腔2-3，靶件內(nèi)套管2的上部外側(cè)設(shè)置有與出氣空腔1-2連通的上腔室201，上腔室201的側(cè)部設(shè)置有出口法蘭管8。靶件外套管3的上部外側(cè)設(shè)置有與進(jìn)氣空腔2-3連通的下腔室301，下腔室301的側(cè)部設(shè)置有進(jìn)口法蘭管9。為了保證冷卻效果更好，出口法蘭管8設(shè)置在與設(shè)置進(jìn)口法蘭管9相對(duì)的一側(cè)的上腔室201的側(cè)部。如圖3所示，質(zhì)子通道管1下方的靶件內(nèi)套管2和靶件外套管3的管徑分別略小于其各自上方的套管的管徑，靶件內(nèi)套管2和靶件外套管3的變徑處均圓滑過(guò)渡。

如圖1、3所示，質(zhì)子出口端101設(shè)置有靶窗5，靶窗5為內(nèi)凹的半球形結(jié)構(gòu)。靶窗5材料需要保證質(zhì)子通過(guò)性好，有效隔絕重金屬核素，并且由于質(zhì)子通過(guò)撞擊通常會(huì)產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)熱迅速易于冷卻也是靶窗5在設(shè)計(jì)中需要考慮的。如圖1所示，靶芯包括若干層疊設(shè)置的靶片4。為了保證靶片4的強(qiáng)度，如圖4、5所示，靶片4的一側(cè)端面上設(shè)置有加強(qiáng)筋402，加強(qiáng)筋402有若干條，加強(qiáng)筋402平行等距間隔設(shè)置，加強(qiáng)筋402的高度為2mm。靶片4從上到下間隔設(shè)置，靶片4上設(shè)置有若干通孔401，片狀結(jié)構(gòu)的靶芯安裝時(shí)，應(yīng)該使得相鄰靶片4的通孔401交錯(cuò)設(shè)置。位于靶件內(nèi)套管2外部的質(zhì)子通道管1外側(cè)固接有上法蘭盤(pán)10，靶件外套管3外部側(cè)壁上固接有下法蘭盤(pán)。11上法蘭盤(pán)10和下法蘭盤(pán)分別與外部的反應(yīng)堆支撐臺(tái)架進(jìn)行連接固定。

本發(fā)明創(chuàng)造的工作原理：

質(zhì)子通道管1的上端與質(zhì)子加速器相連，質(zhì)子加速器將質(zhì)子加速到較快速度后通過(guò)質(zhì)子通道管1。加速質(zhì)子穿過(guò)靶窗5轟擊片狀結(jié)構(gòu)的靶芯產(chǎn)生高能中子，中子穿過(guò)靶件內(nèi)套管2和靶件外套管3與外部核燃料發(fā)生裂變反應(yīng)。靶芯采用多片帶通孔401的片體結(jié)構(gòu)錯(cuò)位布置，當(dāng)上部的靶芯失效后，質(zhì)子轟擊下部的靶芯繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，放出中子，提高散裂靶的利用率，同時(shí)也可使氦氣進(jìn)入起到冷卻靶芯的作用。整個(gè)散裂靶在次臨界反應(yīng)堆中的安裝位置應(yīng)保證，散裂靶的中子放射區(qū)處于燃料組件的中間，以保證中子的最大利用率。

氦氣通過(guò)進(jìn)口法蘭管9進(jìn)入到下腔室301，沿著靶件內(nèi)套管2與靶件外套管3之間的環(huán)狀進(jìn)氣空腔2-3向下流動(dòng)，進(jìn)入到由靶塞6和靶蓋7組成的底部空隙內(nèi)。隨后氦氣由靶塞6處進(jìn)入到片狀結(jié)構(gòu)的靶芯從下向上流動(dòng)，起到冷卻靶芯的作用。向上流動(dòng)的氦氣通過(guò)由質(zhì)子通道管1和靶件內(nèi)套管2之間組成的出氣空腔1-2回到上腔室201中，最終通過(guò)出口法蘭管8流出，完成冷卻過(guò)程。需要注意的是在散裂靶系統(tǒng)外需要為氦氣的冷卻循環(huán)系統(tǒng)加入單獨(dú)的冷凝系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)泵。

本發(fā)明創(chuàng)造安裝在氣冷ads系統(tǒng)中次臨界反應(yīng)堆中，靶片4對(duì)應(yīng)燃料組件中間位置。由反應(yīng)堆的頂部加速器提供高速質(zhì)子，通過(guò)質(zhì)子通道管1、靶窗5后命中靶片4，產(chǎn)生高能中子并向外散射，次臨界反應(yīng)堆燃料組件內(nèi)的燃料被高能中子轟擊后發(fā)生裂變反應(yīng)并產(chǎn)生能量。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。