[发明专利]长寿命核反应装置高效靶材的原位沉积和再生方法及系统

权利要求书

1.一种在核反应设备中原位沉积靶材的方法，所述方法包括：

将靶材储存在核反应设备内的靶源位置处的靶源中；

在核反应设备的操作模式期间，通过使用原位沉积过程和加热处理将靶材沉积在靶位置处，其中所述靶源位置从所述靶位置偏移；

从粒子源生成粒子，其中所述粒子通过所述核反应设备被加速；

使所述粒子在所述靶位置与所述靶材碰撞；和

由所述粒子在靶位置与所述靶材碰撞生成核反应产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作模式选自由核反应设备的初始制造、在核反应设备操作期间的离散间隔、在维护周期期间和在核反应设备的连续操作期间组成的组中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述原位沉积延长操作寿命、靶性能或核反应设备的长寿性，而无需拆卸或更换靶基体。

4.根据要求权利要求1所述的方法，其中所述粒子选自由氢同位素的原子离子和分子离子组成的组中，包括仅同位素H⁺和D⁺的混合物、仅同位素H⁺和T⁺的混合物以及D⁺和T⁺的混合物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述核反应产物选自通过核聚变、核削裂、核电荷交换、散裂和裂变过程产生的中子、光子、质子、电子、阿尔法粒子、核素和其他核反应产物中。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述靶材选自由H、Li、Be、B、C、Ni、Na、Cu、Al、Sc、Ti、Fe、Cr、Mo、Ta、La、Sr、Y、Zr、U、Th、W、300系列和400系列不锈钢和任意组合、化合物、合金、混合物及其同位素丰度组成的组中。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述靶材的源选自由所述核反应设备的局部的一个或更多表面上的涂层、所述核反应设备的局部的一个或更多表面上的材料、所述核反应设备的电极、储存器和蒸发器组件组成的组中。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述靶源位置靠近所述靶，使得从所述靶源射出的材料的至少百分之一被直射到所述在靶位置处的所述靶材上。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述核反应设备选自由中子发生器、密封式中子发生器、带电和/或中性粒子加速器、特种核素发生器、正电子发射断层成像核素发生器和辐射源组成的组中。

10.根据权利要求1所述的方法，其中从所述靶源到所述靶位置处的靶材的原位沉积过程选自由蒸发、升华、化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、射束沉积和流动液体靶材组成的组中。

11.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

利用加热处理将所述靶源中的所述靶材加热到高于靶材熔化温度；

将所述靶源中的所述靶材熔化为液体靶材；

使所述液体靶材从所述靶源流动到所述靶位置；

用所述液体靶材涂覆所述靶位置处的靶材；和

冷却所述靶位置，其中利用冷却过程所述液体靶材在所述靶位置处的靶材上固化成固体形式。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括通过多孔材料提供液体靶材以重新涂覆所述表面。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述多孔材料是钼发泡体。

14.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

利用加热处理将所述靶源中的所述靶材加热到升华的温度；

将所述靶源中的所述靶材升华为蒸汽靶材；

使所述蒸汽靶材从所述靶源迁移到所述靶位置；和

将所述蒸汽靶材凝结在所述靶位置处的靶材上。

15.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：

利用加热处理将所述靶源中的所述靶材加热到蒸发所述靶材的温度；

将所述靶源中的所述靶材蒸发为蒸汽靶材；

使所述蒸汽靶材从所述靶源迁移到所述靶位置；和

将所述蒸汽靶材凝结在所述靶位置处的靶材上。