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紧凑型氘氘中子发生器中钛自成靶实验研究

真空科学与技术学报 2024年

作者：冯子楠徐伟李旭吴亮亮孟献才王纪超钱玉忠王维海耿成龙梁立振胡纯栋安徽理工大学材料科学与工程学院合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)

靶作为氘氘中子发生器关键部件之一，其性能直接影响了中子发生器的中子产额及其稳定运行。本文从钛自成靶的设计、制备、表征及测试四个方面系统的介绍了中子发生器中靶的关键技术实验研究。首先，为满足靶的温度控制需求，采用无氧铜... 详细信息

靶作为氘氘中子发生器关键部件之一，其性能直接影响了中子发生器的中子产额及其稳定运行。本文从钛自成靶的设计、制备、表征及测试四个方面系统的介绍了中子发生器中靶的关键技术实验研究。首先，为满足靶的温度控制需求，采用无氧铜作为靶基底材料，并在其内部开设套环式主动水冷回路。通过ANSYS热工模拟靶在加速器运行时的表面温升情况，并利用电子枪轰击测试靶表面实际温度变化情况。模拟和测试结果表明，在中子发生器运行期间，靶表面温度可以有效控制在200℃以内。随后，利用直流磁控溅射技术在无氧铜靶衬底表面制备微米级高纯靶膜。并且，利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和划痕仪研究了靶膜表面的微观结构、成分及膜基结合力。结果表明利用磁控溅射制备的钛膜表面十分均匀紧凑，以六方晶系结构的α-Ti沉积在靶衬底表面，钛膜与基底的膜基结合力为0.22N。最后，在感应耦合型中子发生器中子产额达到了1.25×108n/s，电子回旋共振中子发生器中子产额达到了1.75×108n/s，都实现了稳定运行5小时。

关键词：中子发生器自成靶磁控溅射钛膜

中子发生器辐射场中子注量率溯源装置的设计研究

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工业计量 2024年第2期 66-69页

作者：蒋伟邢立腾程璨胡尊浩夏勋荣江苏省计量科学研究院

近年来随着核技术的不断发展，小型氘氘和氘氚中子发生器因中子产额高、操作安全等优点在多个领域得到应用。中子发生器的注量率溯源工作十分重要，文章基于BF3长中子计数器，利用蒙特卡罗模拟软件设计了适用于中子发生器辐射场下中子... 详细信息

近年来随着核技术的不断发展，小型氘氘和氘氚中子发生器因中子产额高、操作安全等优点在多个领域得到应用。中子发生器的注量率溯源工作十分重要，文章基于BF3长中子计数器，利用蒙特卡罗模拟软件设计了适用于中子发生器辐射场下中子注量率溯源设备的结构并根据设计结果搭建了测量装置。利用241Am-Be中子源标准辐射场对仪器进行了刻度，并对氘氚中子发生器辐射场下中子注量率进行了测量分析。

关键词：中子发生器 BF3计数器辐射场中子注量率溯源

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小型氘-氘脉冲中子发生器优化设计

核电子学与探测技术 2024年

作者：刘翠姚向豫殷生华胡鹏中核(北京)核仪器有限责任公司清华大学工程物理系

为适应小型化可控中子源检测的需求，将现役的小型氘-氘脉冲中子发生器进行了优化设计。通过实验测试结果表明：经优化设计的中子发生器的氘-氘中子产额大于2×106n/s，中子产额稳定性达到97%，寿命可达8000 h以上，为小型化可控中子源... 详细信息

为适应小型化可控中子源检测的需求，将现役的小型氘-氘脉冲中子发生器进行了优化设计。通过实验测试结果表明：经优化设计的中子发生器的氘-氘中子产额大于2×106n/s，中子产额稳定性达到97%，寿命可达8000 h以上，为小型化可控中子源的设计及应用奠定了基础。

关键词：氘-氘中子发生器中子产额密封中子管

全谱饱和度测井仪中子发生器工作性能影响因素研究

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国外测井技术 2024年第3期45卷 40-44,2页

作者：杨宝平易振杨飞沈青聪中国石油集团测井有限公司国际公司

全谱饱和度测井仪PSSL是一种广泛应用于油田水淹状况识别、剩余油分布确定及增储挖潜措施中的先进套后测井仪器,在国内外取得良好的应用效果。中子发射器作为PSSL仪器的核心部件,其工作性能的稳定性直接决定了测井资料的质量和仪器使用... 详细信息

全谱饱和度测井仪PSSL是一种广泛应用于油田水淹状况识别、剩余油分布确定及增储挖潜措施中的先进套后测井仪器,在国内外取得良好的应用效果。中子发射器作为PSSL仪器的核心部件,其工作性能的稳定性直接决定了测井资料的质量和仪器使用的可持续性。本文对PSSL全谱测井仪的中子发生器组成结构及工作原理进行研究,对中子发生器工作性能的影响因素进行分析、总结性能改善措施,提高仪器工作性能,延长仪器使用寿命,提升测井资料质量,同时增加仪器应用收益。

关键词：脉冲全谱饱和度测井仪中子发生器工作原理影响因素改善措施

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中子发生器中子产额智能控制方法初探

核电子学与探测技术 2022年第2期42卷 380-384页

作者：魏雄冯杨洋东华理工大学机械与电子工程学院江西南昌330013

将模糊控制、神经网络和传统PID控制三种方法相结合,设计了一种智能控制方法.该方法既具有自学习、自适应的优点,同时又可以很好地在控制过程中利用已有的经验知识,在线整定PID控制的三个参数,将中子发生器的产额控制进一步智能化.该方... 详细信息

将模糊控制、神经网络和传统PID控制三种方法相结合,设计了一种智能控制方法.该方法既具有自学习、自适应的优点,同时又可以很好地在控制过程中利用已有的经验知识,在线整定PID控制的三个参数,将中子发生器的产额控制进一步智能化.该方法以产额为反馈信息,直接稳定产额,比传统自动控制方法的控制精度和稳定性更高.

关键词：中子发生器中子产额智能控制方法

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兰州大学的中子发生器研制及应用展望

原子能科学技术 2022年第9期56卷 1840-1852页

作者：姚泽恩王俊润张宇韦峥卢小龙徐大鹏黑大千兰州大学中子应用技术教育部工程研究中心甘肃兰州730000 兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000

1988年兰州大学成功研制了3×10^(12)s^(-1)的ZF-300强流中子发生器,主要用于核数据测量、材料辐照损伤等研究。为进一步开展活化法中子核数据测量、裂变物理等研究,兰州大学启动了基于倍压加速器的ZF-400强流中子发生器研制工程,该中... 详细信息

1988年兰州大学成功研制了3×10^(12)s^(-1)的ZF-300强流中子发生器,主要用于核数据测量、材料辐照损伤等研究。为进一步开展活化法中子核数据测量、裂变物理等研究,兰州大学启动了基于倍压加速器的ZF-400强流中子发生器研制工程,该中子发生器的设计指标为D束流能量400 keV、D束流强度大于30 mA、D-D中子产额大于5×10^(10)s^(-1),D-T中子产额大于5×10^(12)s^(-1)。在裂变物理研究方面,已成功发展了描述裂变核断点裂变势的势驱动模型(potential-driving model),并开展了中子诱发典型锕系核素裂变发射中子前裂变产物的质量分布计算研究;将potential-driving model植入Geant4程序,发展了用于裂变发射中子后裂变产物质量分布、动能分布、裂变中子能谱等模拟的蒙特卡罗方法,并开展了可靠性评估研究;研制了一套用于裂变产物实验测量的双屏栅电离室(TFGIC),并完成了初步实验测试。在中子应用技术方面,为满足小型化中子应用技术系统的研发需求,兰州大学成功研制了长度984 mm、直径234 mm的紧凑型中子发生器,通过在引出加速电极和靶之间加电阻的方式产生偏置电场,实现对靶上二次电子的抑制。在自注入靶条件和150 keV氘束流能量下,D-D中子产额可大于5×10^(8)s^(-1),该中子发生器已具备产生D-T中子产额大于10^(10)s^(-1)量级的潜力。完成了基于紧凑型D-T中子发生器的快中子准直屏蔽体的设计,并研发了基于微通道板的快中子成像探测器,初步D-T快中成像测试显示,图像空间分辨率约为500μm。开展了基于紧凑型D-D中子发生器的核燃料棒^(235)U富集度及均匀性检测系统研发,仿真研究表明,在D-D中子产额5×10^(8)s^(-1)条件下,对核燃料棒中10%范围内的^(235)U富集度相对变化的检测置信度可达到99%。

关键词：中子发生器中子核数据裂变物理快中子照相 235 U富集度检测燃料棒

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中子发生器靶高压电源优化设计

核电子学与探测技术 2022年第1期42卷 189-193页

作者：刘世梁王海涛杨林森东华理工大学核技术应用教育部工程研究中心南昌330013 中国原子能科学研究院北京102413

研发小型密封可控中子发生器替代同位素中子源可降低诸多环境和社会风险.为实现中子发生器的小型化,关键在于减小靶高压电源体积.对靶高压电源的驱动电路、倍压电路以及机械结构进行了优化设计.经测试验证实现了靶高压额定电压/电流-150... 详细信息

研发小型密封可控中子发生器替代同位素中子源可降低诸多环境和社会风险.为实现中子发生器的小型化,关键在于减小靶高压电源体积.对靶高压电源的驱动电路、倍压电路以及机械结构进行了优化设计.经测试验证实现了靶高压额定电压/电流-150 kV/200μA,靶高压电源常温连续工作稳定性:24h,≤±1%.完成了靶高压电源设计及优化.为后续研发高性能中子发生器奠定了坚实的基础.

关键词：中子发生器靶高压电源优化设计稳定性

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中子发生器PLC控制算法设计

核电子学与探测技术 2022年第4期42卷 689-693页

作者：陈相全董永军谢晖郭景富东北师范大学物理学院吉林长春130024

提出了一种基于CXMs模型的中子发生器PLC控制算法。该方法基于系统需求分离出系统的各种状态,采用CXMs模型,通过状态序列对过程的动态行为进行建模,模型内部状态转换与系统功能相对应,结合模型和状态表采用PLC实现控制算法。实验结果表... 详细信息

提出了一种基于CXMs模型的中子发生器PLC控制算法。该方法基于系统需求分离出系统的各种状态,采用CXMs模型,通过状态序列对过程的动态行为进行建模,模型内部状态转换与系统功能相对应,结合模型和状态表采用PLC实现控制算法。实验结果表明:中子发生器输出功率的稳定性和可靠性得到有效提高,进而确保了稳定的中子产额。该方法可推广应用于温室环境、农业机械、石油化工、智能监控等控制领域。

关键词：中子发生器 CXMs模型 PLC 控制算法

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中子发生器离子源高压电源设计

核电子学与探测技术 2022年第3期42卷 396-400页

作者：魏雄张建文东华理工大学机械与电子工程学院南昌330013

采用DC-DC变换器级联倍压整流器的两级升压模式得到2 kV高压直流,再利用斩波电路得到高压脉冲,按照这个原理设计了中子发生器离子源高压电源。深入研究了其中的一些关键技术:在DC-DC变换器中实现了软开关,消除硬开关损耗大、噪声大和频... 详细信息

采用DC-DC变换器级联倍压整流器的两级升压模式得到2 kV高压直流,再利用斩波电路得到高压脉冲,按照这个原理设计了中子发生器离子源高压电源。深入研究了其中的一些关键技术:在DC-DC变换器中实现了软开关,消除硬开关损耗大、噪声大和频率低的缺陷;在DC-DC变换器中实现了高频高压下的PCB平面变压器,减小了变压器的损耗、噪声和体积。测试表明,这些技术提高了电源性能。

关键词：中子发生器离子源软开关 PCB平面变压器