[实用新型]一种中子反射装置

说明书

本实用新型涉及中子物理与辐射防护技术领域，具体涉及一种中子反射装置。中子广泛用于核裂变反应、物质结构分析、活化分析等领域。中子损失一直是影响核武器材料利用率、核反应堆功率控制、反应堆毒物控制、中子的有效屏蔽的一个重要问题。常用的中子散射材料以原子序数较低的合金为主，热中子绝对反射率不足5%。如何利用中子反射技术提高中子利用率以及如何提高屏蔽材料的屏蔽效率，一直是个难题。本实用新型包括极化中子散射层、中子全反射层和气体介质层，极化中子散射层为PVC镀铝麦拉膜，朝向中子入射方向；中子全反射层内表面为特氟龙镀层，空腔内注入氩气形成气体介质层。该装置可对热中子反射率绝对值可达44.5%。

技术领域

本实用新型涉及中子物理与辐射防护技术领域，具体涉及一种中子反射装置。

背景技术

中子自1932年被发现以来，被广泛用于核裂变反应、物质结构分析、活化分析等领域。在核裂变反应过程中，中子损失一直是影响核武器材料利用率、核反应堆功率控制、反应堆毒物控制的一个重要问题。在辐射防护领域，中子的有效屏蔽也是一大难题。在核裂变反应方面，超热中子和热中子是主要可利用的中子成分，这类中子的慢化吸收已经研究的较为透彻了，但是如何利用中子反射技术提高中子利用率，一直是困扰工程开发人员的难题。

常用的中子散射材料以原子序数较低的合金为主，热中子绝对反射率不足5%。由于中子不带电，其能量以其动能形式与物质进行相互作用，反射概率低。一旦入射材料，将与材料原子核相互作用，发生弹性散射、非弹性散射等形式，损失能量。中子具有波粒二象性，在工程开发时，利用粒子输运理论对中子的迁移进行研究的同时，也应根据其波动性加以利用。目前中子散射技术应用到了微观物质结构分析、单能中子拾取器、中子极化、磁性材料结构分析、生物分子研究等领域，通过利用中子波的衍射、小角散射和反射技术，完全可以提高入射中子的再利用。在辐射防护领域，加大中子的散射，也会对降低屏蔽材料的使用量上，具有很高的实用价值，其原理与热辐射反射屏蔽类似。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种中子反射装置，该装置利用中子束流波的干涉原理，用以解决反应堆中子损失、提高特性方向上的中子注量、以及辐射防护过程中降低屏蔽材料使用量等问题。

中子能量的平方和波长成反比，常用中子波长范围在0.1nm至1nm之间，想要利用中子的散射和反射效应，提高中子利用效率，第一步需要将入射中子进行色散处理，常见的长程有序晶体结构物质（比如铝、铜、锡等物质）可以将中子进行有效核散射。但是晶体使用量不宜过大，会影响中子的通量。然后使用表面粗糙的含氢材料对中子进行小角散射和反射，将中子的低反射特性提高。根据中子能量和反射散射材料的不同，可将能量低于1eV中子束流反射率绝对值提高至20%以上，对于0.025eV的热中子反射率绝对值可达44.5%，能量在1eV~1keV之间的中子束流反射率绝对值提高至10%~15%。而未经特殊设计的常规材料最大反射率绝对值不超过5%。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：一种中子反射装置，该装置包括极化中子散射层、中子全反射层和气体介质层，所述极化中子散射层为PVC镀铝麦拉膜，镀铝层厚度≤5μm，PVC层朝向中子入射方向；所述中子全反射层采用经干法喷砂处理和阳极氧化处理后的铝板作为基底，铝板边缘突出，用以粘贴PVC镀铝麦拉膜；所述铝板内表面为特氟龙镀层，所述特氟龙镀层与PVC镀铝麦拉膜间的空腔内注入氩气形成气体介质层，空腔应保证有1mm以上的空隙。

在上述技术方案中，所述极化中子散射层为40μm厚PVC镀铝麦拉膜，镀铝层厚度应控制在1μm~5μm，镀铝层厚度过厚，会造成中子二次反射而引起中子损失。