一種氣冷有窗靶的制作方法

本實用新型屬于核設備技術領域，尤其是涉及一種氣冷有窗靶。

背景技術：

ADS(Accelerator Driven Sub-critical system)系統由質子加速器、散裂靶和次臨界反應堆構成。次臨界反應堆由于其燃料選擇無法完成自持核反應，必須由外界(即質子加速器和散裂靶)提供高能中子。該系統采用加速質子轟擊重金屬靶標來產生高能中子。這個過程中容易產生重金屬核素，若進入加速軌道則影響真空度，使質子加速器效率下降。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種氣冷有窗靶，以保證質子軌道的真空度和避免靶標處的溫度過高。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種氣冷有窗靶，包括豎直設置的質子軌道，質子軌道的上端為軌道入口，質子軌道的下端設置有半球形靶窗，質子軌道的外部套設有內筒，設置有質子軌道的內筒的內徑大于質子軌道的外徑，質子軌道的上端與內筒的上端固接，靠近內筒上端的內筒側壁上設有出口，出口上設置有第一閥門，質子軌道下方的內筒內設置有散裂靶件，內筒的下端設置有開口，內筒的外部套有外筒，外筒的內徑大于內筒的外徑，外筒的上端與內筒固接，外筒的下端密封，靠近外筒上端的外筒側壁上設有進口，進口上設置有第二閥門，開口將外筒與內筒連通成冷卻回路，外筒與內筒之間為冷卻劑外流道，內筒與質子軌道之間為冷卻劑內流道。

進一步的，所述質子軌道、內筒、外筒的軸心線重合。

進一步的，所述外筒的外部套設有隔離套筒。

進一步的，靠近進口的外筒側壁上固接有第二連接法蘭盤，隔離套筒的上端固接有第三連接法蘭盤，第二連接法蘭盤與第三連接法蘭盤固接。

進一步的，所述隔離套筒的外部固接有用于與反應堆固接的第四連接法蘭盤。

進一步的，所述開口為開口朝下的喇叭口結構，開口延伸到靠近外筒內部底部的位置。

進一步的，所述靶窗下方的內筒的內徑小于含有質子軌道的內筒的內徑，兩者之間通過倒錐形段過度。

進一步的，靠近靶窗的內筒內側壁上固接有第一固定件，第一固定件固定在質子軌道的外壁上，靠近靶窗的外筒內側壁上固接有第二固定件，第二固定件固定在內筒的外壁上。

進一步的，靠近軌道入口處的質子軌道通過第一連接法蘭盤與內筒的上端固定。

進一步的，所述外筒的上端向上延伸到靠近出口處的位置。

相對于現有技術，本實用新型所述的一種氣冷有窗靶具有以下優勢：

(1)本實用新型設計了靶窗結構，能夠有效阻擋轟擊后產生的核素，保證質子加速軌道的真空度，同時該有窗靶采用密封式設計，采用氣冷回路，結構簡單，保證了設備的安全性；

(2)本實用新型的內筒下端采用喇叭口結構的開口，有效的防止了冷卻劑的回流。

附圖說明

構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例的縱向剖視圖；

圖2為本實用新型實施例的上半部分的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例的下半部分的結構示意圖。

附圖標記說明：

1-質子軌道；101-軌道入口；102-靶窗；2-內筒；201-出口；202-冷卻劑內流道；203-第一固定件；204-倒錐形段；205-開口；3-外筒；301-進口；302-冷卻劑外流道；303-第二固定件；4-隔離套筒；5-第一連接法蘭盤；6-第二連接法蘭盤；7-第三連接法蘭盤；8-第四連接法蘭盤；9-散裂靶件。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。

如圖1至3所示，一種氣冷有窗靶，包括豎直設置的質子軌道1，質子軌道1的上端為軌道入口101，質子軌道1的下端設置有半球形靶窗102。質子軌道1的外部套設有內筒2，設置有質子軌道1的內筒2的內徑大于質子軌道1的外徑，質子軌道1的上端與內筒2的上端固接。靠近軌道入口101處的質子軌道1通過第一連接法蘭盤5與內筒2的上端固定。靠近內筒2上端的內筒2側壁上設有出口201，出口201上設置有第一閥門，質子軌道1下方的內筒2內設置有散裂靶件9，內筒2的下端設置有開口205。內筒2的外部套有外筒3，外筒3的內徑大于內筒2的外徑，外筒3的上端與內筒2固接，外筒3的上端向上延伸到靠近出口201處的位置。外筒3的下端密封，靠近外筒3上端的外筒3側壁上設有進口301，進口301上設置有第二閥門，開口205將外筒3與內筒2連通成冷卻回路。質子軌道1、內筒2、外筒3的軸心線重合。外筒3的外部套設有隔離套筒4。隔離套筒4在散裂靶外層有效隔絕一回路中帶有放射性的冷卻劑。靠近進口301的外筒3側壁上固接有第二連接法蘭盤6，隔離套筒4的上端固接有第三連接法蘭盤7，第二連接法蘭盤6與第三連接法蘭盤7固接。隔離套筒4的外部固接有用于與反應堆固接的第四連接法蘭盤8。

為了防止冷卻劑回流，開口205為開口205朝下的喇叭口結構，開口205延伸到靠近外筒3內部底部的位置。為了提高質子的速度，靶窗102下方的內筒2的內徑小于含有質子軌道1的內筒2的內徑，兩者之間通過倒錐形段204過度。為了防止質子軌道1和內筒2在質子轟擊散裂靶件9時晃動，在靠近靶窗102的內筒2內側壁上固接有第一固定件203，第一固定件203固定在質子軌道1的外壁上，靠近靶窗102的外筒3內側壁上固接有第二固定件303，第二固定件303固定在內筒2的外壁上。

本實用新型的工作原理：

軌道入口101與質子加速器相連，質子加速器將質子加速到較快速度后進入質子軌道1，在質子軌道1末端添加了半球狀靶窗102。靶窗102材料需要保證質子通過性好，有效隔絕重金屬核素，并且由于質子通過撞擊通常會產生大量熱量，導熱迅速易于冷卻也是在設計中需要考慮的。綜上，通常采用高性能馬氏體鋼材(如T91)作為靶窗102選材。靶窗102下部在內筒2內的散裂靶件9選材通常為鎢，鉛鉍合金等重金屬。整個散裂靶在次臨界反應堆中的安裝位置應保證，靶件的安裝位置與燃料組件的安裝位置處在同一高度，以保證散裂靶的最大工作效率。

散裂靶件9在工作時——尤其是在質子轟擊靶標的過程中——會放出大量熱量。冷卻劑(通常選擇氦氣)從第二閥門進入，沿內筒2與外筒3之間的冷卻劑外流道302向下運動，在通過底部喇叭口之后進入內筒2，流入在內筒2與質子軌道1之間的冷卻劑內流道202并向上運動，最終通過第一閥門流出。需要注意的是在散裂靶系統外需要為冷卻循環加入單獨的冷凝系統以及驅動泵。

本實用新型安裝在氣冷ADS系統中次臨界反應堆中，散裂靶件9的位置對應燃料組件中間。由頂部加速器提供高速質子，通過質子軌道1、靶窗102后命中散裂靶件9，產生高能中子并向外散射，次臨界反應堆燃料組件內的燃料被高能中子轟擊后發生裂變反應并產生能量。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。