D-T/D-D中子发生器技术研究

论文摘要

研究了强流束传输理论,在建立强流束包络方程的基础上,对中子发生器强流D束传输系统的束包络进行了模拟,确定了中子发生器束流传输线及元件参数；研制了中子发生元件并完成实验测试。使用了双等离子体离子源产生D束,实验测试显示离子源灯丝寿命大于50小时；应用SUPERFISH程序模拟研究了加速管电场分布,结果显示,加速区最大加速电场强度约为21kV/cm,管内最强电场出现在屏蔽电极区,其值约70kV/cm;完成了分析磁铁及磁四极透镜的磁场模拟和实验测试,结果显示,磁场强度及分布满足设计要求；完成了一台2.5kHz/450V中频电源驱动下的高压电源系统的实验调试,空载高压达到了325kV。对D-T/D-D中子产额的伴随粒子法进行了研究,采用新的D-T/D-D反应截面数据,发展了厚靶条件下135°伴随粒子法D-T/D-D中子产额测量修正因子的计算方法,计算并给出了20keV-600keV D束能量范围的修正因子数据,数据的不确定度小于2%,发展了用于D-T/D-D中子产额监测的135°伴随粒子测量系统。完成了中子发生器的总装,开展了中子发生器H束条件下的调试,测量了H混合束和靶位置分析束（质子束）的束斑,质子束流稳定性测试显示,束流强度的波动约为4%。开展了TiT靶条件下D束流调试,利用135°伴随粒子监测系统测量了伴随α粒子谱,给出了D-T中子产额的监测数据,D-T中子产额大于109n/s；开展了Ti膜靶条件下D束流调试,利用135°伴随粒子监测系统测量了伴随质子谱,给出了D-D中子产额的监测数据,D-D中子产额大于108n/s。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 D-D/D-T中子发生器的研究背景及研究现状
• 1.1.1 D-D/D-T中子发生器的重要用途
• 1.1.2 D-D/D-T中子发生器的国内外研究现状
• 1.2 ZF300强流中子发生器简介及研究内容
• 第二章 强流束传输理论及中子发生器D束包络计算
• 2.1 强流束传输理论
• 2.1.1 漂移空间强流束旁轴包络方程
• 2.1.2 加速区强流束旁轴包络方程
• 2.1.3 磁四极透镜强流束旁轴包络方程
• 2.1.4 分析磁铁强流束旁轴包络方程
• 2.1.5 总结
• 2.2 中子发生器D束传输系统束包络计算及传输元件参数
• 2.2.1 束包络数值计算方法及模拟计算程序简介
• 2.2.2 D束传输系统束包络计算及传输元件参数
• 第三章 中子发生器元件的研制及实验测试
• 3.1 双等离子源及其电源
• 3.1.1 离子源结构及灯丝改造
• 3.1.2 离子源供电系统及实验测试
• 3.2 加速管
• 3.3 磁四极透镜
• 3.4 分析磁铁
• 3.5 高压电源及中频供电系统
• 3.6 控制系统简介
• 3.6.1 计算机控制和参量监测系统
• 3.6.2 手动控制及表头显示参量监测
• 3.7 靶室及伴随粒子法中子产额测量系统
• 3.7.1 D-D中子产额的伴随粒子测量
• 3.7.2 D-T中子产额的伴随粒子测量
• 第四章 中子发生器的初步实验调试
• 4.1 中子发生器的总体结构
• 4.2 质子束调试
• 4.3 D束流调试及D-T中子产额初步测量
• 4.4 D束流调试及D-D中子产额初步测量
• 4.5 大面积高速旋转靶研制进展简介
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢