[发明专利]高产额中子发生器的散热机构

说明书

       

技术领域

本发明属于高产额中子发生器的散热技术，具体涉及一种新型中子发生器的散热机构。 

  

背景技术

中子管是一种小型加速器中子源，它把离子源、加速系统、靶和气压调节系统全部密封在陶瓷管内，构成结构简单紧凑、使用方便的电真空器件。目前国内生产的中子管都是采用引出正离子的潘宁（PIG）离子源，在靶端加-80KV～-180KV的负加速高压将离子源产生的氘（D）离子和氚（T）离子加速，并在靶上发生核反应产生中子。在产生中子的同时，靶会发热，如果不采取冷却措施，靶温会急剧升高，靶上嵌入的氘、氚会释放出，降低靶上氘、氚的浓度，造成中子产额的大幅度下降。 

以往在高产额中子发生器中采用的冷却机构是将中子管靶接地，这样在靶所在的位置用流动的水或其他冷却液实现冷却。这种机构给中子管的电源设计和控制带来极大的不便和不稳定性。因为要想使中子管产生中子，储存器电源和离子源电源都必须悬浮在80KV～180KV的正加速高压上，为了便于在低压端对储存器电源和离子源电源进行调解，需要使用体积庞大的隔离变压器。存在的隐患和不足是，如果隔离变压器的隔离强度变弱，会导致所有电子、电器部分和中子管烧毁，更有可能给操作人员造成伤害。另外，通过隔离变压器使离子源工作在脉冲方式，要想获得比较好的脉冲波形及脉冲序列很困难。而采用棒状的绝缘散热材料如：绝缘散热陶瓷，放置于靶与地之间。这样在靶端仍然加-80KV～-180KV的负加速高压，不需要隔离变压器，简化电源及控制电路的设计，进而可以消除靶接地散热机构带来的隐患和不足。 

  

发明内容

为了克服原有高产额中子发生器靶接地散热机构带来的隐患和不足，本发明的目的是提供一种高产额中子发生器的新型散热机构。 

采用既具有良好的绝缘性，又具有良好的散热性的绝缘散热材料，将其放于高产额陶瓷中子管靶底的外侧，在绝缘散热材料和地之间加上冷却装置。绝缘散热材料的长度能够满足绝缘要求即可，并留有一定的余量。这样便于中子发生器储存器电源、离子源电源及高压电源的设计，同时也便于对离子源电源工作于脉冲方式的控制。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用绝缘散热性能良好的材料，如绝缘散热陶瓷棒，放置于高产额中子管的靶底外侧，在绝缘散热陶瓷棒和地之间用流动的水或其他冷却液实现冷却。 

本发明的有益效果是，采用这种散热机构的高产额中子发生器，在相同高压和束流下的寿命比以往靶接地散热机构提高大约1个数量级，稳定性不大于3%. 

附图说明

附图是高产额中子发生器的散热机构示意图。其中1.高产额中子管， 2.靶， 3.绝缘散热陶瓷棒， 4. 冷却箱 ， 5.冷却液入口， 6.冷却液出口。 

下面结合附图对本发明进一步说明。 

  

具体实施方式

本发明的高产额中子发生器的散热机构，充分利用了材料科学的新成果—绝缘散热陶瓷，将靶所产生的热量，从负高压端安全、快速地传导到冷却箱即地端，实现对靶的冷却，其结构和位置关系如附图所示。 

首先将绝缘散热陶瓷棒3和靶2的外侧紧密接触在一起，绝缘散热陶瓷棒3的长度满足耐压要求同时留有一定余量即可；接着将绝缘散热陶瓷棒3的另一端面与用不锈钢做成的冷却箱4紧密相连，冷却箱4接地；冷却液由（流动的水或其他冷却液）冷却液入口5进入冷却箱4内，从冷却箱4的冷却液出口6流出。高产额中子管1、绝缘陶瓷棒3、冷却箱4共同密封于充有绝缘介质的不锈钢筒内，冷却液入口5和冷却液出口6与外部连通。 

以Φ70管为例，采用这种散热机构的高产额中子发生器，在-180KV的高压和1.2mA束流下的寿命比以往靶接地散热机构提高大约1个数量级，稳定性不大于3%。