氚鈦靶系統靶溫升瞬態(tài)分析的方法研究

　　完成了中子發(fā)生器的關(guān)鍵裝置———真空氚鈦靶系統的設計方案，并對影響氚鈦靶壽命的各個(gè)因素及靶溫升對氚鈦靶壽命的影響做了介紹，著(zhù)重研究旋轉靶的溫度變化瞬時(shí)分析的新方法。該方法將旋轉靶的受熱區域分為若干個(gè)相等的受熱點(diǎn)，利用循環(huán)往復的“跳格”加熱的方式完成旋轉靶的瞬態(tài)分析，計算結果表明: 通過(guò)該方法，能夠控制旋轉靶的靶點(diǎn)溫升在允許溫度范圍之內。

　　中子在原子能、冶煉、生物化學(xué)、醫學(xué)、食品、環(huán)境、核數據測量、地質(zhì)勘探等各個(gè)方面被廣泛應用，中子源主要之一是氘氚聚變反應中子發(fā)生器，而氚靶是中子發(fā)生器的極其重要的部件。氚靶通常是由鈦、鋯等吸氚膜材料吸附氚制備而成，由于鈦價(jià)格較低且鈦膜制作相對簡(jiǎn)單，一般常用它做中子發(fā)生器的吸氚膜材料，這就是氚鈦靶。在運行過(guò)程中，氘離子流轟擊靶片，使氚靶溫度迅速提升，特別是密封中子管的氚靶，有時(shí)能升高至150℃，若長(cháng)期持續工作，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為維持氚靶有高的氚密度和熱穩定性非常重要。

　　本文給出了真空氚鈦靶系統的結構設計方案，著(zhù)重研究了旋轉靶溫升瞬時(shí)分析方法和過(guò)程。

　　氚鈦靶壽命的影響因素

　　通常認為影響氚鈦靶系統的使用壽命因素主要有以下三個(gè)方面: 氚靶中的氚被氘離子置換、氘離子流對氚靶的濺射以及靶的溫度。當氘離子束轟擊靶片時(shí)，溫度會(huì )急劇升高，其中的氚會(huì )從靶片以氣態(tài)大量釋放，這是影響靶片使用壽命的主要因素之一。由氘吸附在鈦膜上形成的氘化鈦，其明顯分解溫度為343℃，當溫度達到343℃，其中的氘開(kāi)始大量釋放，而氫化鈦的明顯分解溫度為380℃左右，為了防止溫度過(guò)熱而造成氚氣從靶片釋放，通常認為必須將溫度控制在200℃以下。

　　現在對于溫度因素的處理辦法為采用水冷大面積高速旋轉氚鈦靶技術(shù)，旋轉靶的原理是通過(guò)旋轉大大增加有效使用靶面積，進(jìn)而控制靶片溫度，提高靶片的壽命。

　　結論

　　通過(guò)上述分析結果可知，靶面溫度能有效的降低，靶點(diǎn)最大溫度在160℃左右，并在第20 周期趨于穩定，并控制溫度在200℃以下，利用循環(huán)往復的“跳格”加熱的方式能夠完成旋轉靶的瞬態(tài)分析，且根據所列參數，得出的旋轉靶的靶點(diǎn)溫升在控制溫度范圍內。