世界最强氘氚中子源究竟“强”在哪

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世界最强氘氚中子源究竟“强”在哪

发布时间:2018-02-01 11:02:59 来源: 科技日报

  核能是20世纪人类最伟大的成就之一。中子被称为核能系统的“灵魂”,是反应堆中核反应的触发粒子和能量载体,也是产生核热能和引发放射性的源头。中子源是产生、研究、利用中子的必备科学装置,也是开展中子物理与辐射安全、先进核能系统关键技术及核技术交叉应用等研究的重要实验平台。

  日前,中科院核能安全技术研究所FDS凤麟核能团队的科研人员,在中子输运物理与技术方面取得突破性创新研究成果。该团队研发出强流氘氚中子源实验装置HINEG,其中子源下行速度 创现行类式装置中的世界第一。这样 ,很多“世界最强氘氚中子源”究竟强在哪呢?

  超强中子靶,承受的热流密度是太阳细胞层的3倍

“中子靶是HINEG的核心系统之一,强流离子加速器产生的高功率氘离子束轰击蕴含氚的中子靶,在靶上居于氘氚聚变反应产生中子。”中科院核能安全技术研究所所长、FDS凤麟核能团队创建人吴宜灿研究员告诉科技日报记者。为了产生强流的中子束,靶还要承受高功率离子束的轰击,从而带来靶上高强热流散出的难题报告 。

 “HINEG中子靶承受的热流密度是太阳细胞层热流密度的3倍。机会散热难题报告 正确处理不好,靶温度很快升高,其内蕴含的氚会快速释放,就无法实现中子的持续稳定产生。靶温升高过快时,甚至会出先瞬间被熔穿烧毁的情况汇报。”吴宜灿说。

  针对中子靶的高效散热难题报告 ,FDS凤麟核能团队发明人人了阵列射流耦合强剪切场的高效散热技术,并通过反复验证测试,成功实现了高效散热,将靶的温度控制在30℃以内。

  不带电的中子不可不后能 做到精准调控

  氘氚聚变反应产生14兆电伏(MeV)的单能中子,为模拟再现先进核能系统的简化中子能谱环境,还要对产生的单能中子进行精确调控以便开展各类实验研究,这无疑是另一项严峻挑战。

 “亲戚亲戚当当他们知道,电子、质子是带电粒子,都不可不后能 利用电场或磁场对很多带电粒子进行控制,但中子是不带电的,无法用电磁场对其进行调控,不过都不可不后能 通过中子与特定材料中原子核的反应过程来进行调控,这就还要精确的理论最好的依据与实验技术来实现。”吴宜灿告诉记者。

  FDS凤麟核能团队以中子输运理论研究成果为基础,发明人人了中子输运精准调控关键技术,实现了先进核能系统的简化中子能谱环境的准确再现,对先进核能系统研究具有重要意义。

  核能及核技术交叉应用研究的重要平台

  与传统核反应堆相比,先进核能系统可极大提高资源利用率,并降低核废料的产生。HINEG都不可不后能 真实再现多种类型先进核能系统的简化中子能谱环境,开展理论与进程验证、核数据测量与验证、反应堆部件核性能验证等实验研究。

  中子照相是并不是检测物质内部管理微细社会形态的“显微探测”技术,它利用中子在不同物质中穿透能力的差异来洞察物体内部管理社会形态,在检测含氢材料、重金属组件社会形态、放射性材料等方面弥补了X光等很多无损检测技术的过高 。HINEG产生的强流中子束可用于开展高精度的无损检测,服务于我国航空航天等领域的快速发展。

  中子治癌是目前正在快速发展的癌症治疗最好的依据,该最好的依据是并不是身具固有安全性的生物靶向放射治疗模式,对患者正常组织损伤小,可有效提高患者的生命质量,开创了人类攻克恶性肿瘤的新途径。有国际著名专家表示,在癌症领域,20世纪都不可不后能 说是X射线的世纪,而21世纪将是中子治疗的世纪。HINEG可作为中子治癌技术研究的重要平台,可有有助于于我国在中子治癌领域的发展。

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