紧凑型强流d-d中子发生器的物理设计

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1、分类号：Ｏ巧１．５；ＴＬ５６密级：為Ｗ乂ｆ专业学位研究生学位论文论文题目－Ｄ中子发生器的物理设计（中文）紧凑型强流ＤＤｅｓ－－ｉｇｎｏｆＡＨｉｇｈｙｉｅｌｄＤＤＮｅｕｔｒｏｎ论文题目（外文）ＧｅｎｅｒａｔｏｒｗｉｔｈＣｏｍｐａｃｔＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ研究生姓名王俊润学位类别工程硕壬专业学位专业学位领域核能与核技术工程学位级别硕：ｔ校内导师姓名、职称姚泽恩教授校外导师单位、姓名中国科学院近代物理研究所张子民论文工作起止年月２０１２年９月至２０１５年

2、６月论文提交日期２０１５年６月论文答辩日期２０１５年６月学位授予日期２０１５年６月校址：甘肃省兰州市原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研巧所取得的成果。学位论文中凡引用他人己经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集化已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研巧成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。Ｖ＇论文作者签名、ｉ；也啊日期；文、关于

3、学位论文使用授权的声明。本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部口或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时一，第署名单位仍然为兰州大学。本学位论文研巧内容：□可Ｗ公开□不宜公开，已在学位办公室办理保密申请，解密后

4、适用本授权书。＂＂一Ｖ（请在上选项内选择其中项打）论文作者签名；１４导师签名；Ｊ＾，，日期：１々代Ｊ八日期：）幻，Ｊ貧Ｉ／主紧凑型强流Ｄ－Ｄ中子发生器的物理设计摘要：紧凑型ｄ－ｄ中子发生－器因其不使用放射性氣，与ＤＴ中子发生器相比有更好的安全性能，在中子活化分析、快中子照相、爆炸物及毒品检测等方面有广泛的＾应用价值ｎｓ－Ｄ中子发生。本研巧开展了中子产额大于ｌＯ／的紧凑型Ｄ器的物理设计和相关问题的模拟研巧工作。－Ｄ反应中子开展了Ｄ产额、能谱、角分布等方面的理论及计算方法研究，给

5、Ｄ－Ｄ反应中子出了低能束流下的Ｄ产额、能谱和角分布。经过数据分析，并结合Ｄ－Ｄ中子发生器中子产额的总体指标要求，确定其Ｄ束流物理参数为Ｄ束能量口ＯｋｅＶ，祀上Ｄ束流强度大于１ｍＡ。给出了紧凑型Ｄ－Ｄ中子发生器的总体设计方案；完成了双等离子体离子源的结构设计，并对其电磁场进行了模拟；完成了中子发生器主体的结构设计，并采用Ｐｏｉｓｓｏｎ／Ｓｕｐｅｒｆｉ化软件，开展了引出加速区电场的模拟，模拟结果显示，离子源扩张杯区域的引出电场分布有利于Ｄ离子束的聚焦引出，关键区域的最强电场约为５０ｋＶ／ｃｍ，不大于ｌＯＯｋＶ

6、／ｃｍ的高真空条击穿电场限值；采用ＭＡＧＩＣ软件模拟了Ｄ束流引出加速传输状态，结果显示，离子源阳极与引出加速极之间的合适距离应选在５０ｍｍ－５５ｍｍ区间－２０ｍｍ区间，此时範上束斑直径约为１６，满足总体指标要求。完成了報及冷却系统的设计，在研究传热理论的基础上，发展了数值升算方法和相应的程序ＴＤＤＴｉ，对鞭面温度进行了计算，结果显示，在所设计的束流参数下ｅ，祀面温度升高不会超过ｌ〇Ｃ良好的冷却。采用国际通用软，即報具有件ＡＮＳＹＳ，在１２０ｋＶ／ｌｍＡ束流和束斑直径２０ｍｍ条件下，模拟了靴面温度分布和温

7、升，并与所开发的ＴＤＤＴｉ程序的计算结果进行了比较，两种结果相差很小，验证ＴＴＤＤＴｉ程序结果的可靠性。关键词：中子发生器，中子产额，双等离子体离子源，Ｐｏｉｓｓｏｎ／Ｓｕｐｅｒｆｗｈ，気锭铅Ｉ－－ＤｅｓｉｎｏｆＡＨｉｈｉｅｌｄＤＤＮｅｕｔｒｏｎＧｅｎｅｒａｔｏｒｗｉｔｈｇｇｙＣｏｍｐａｃｔＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＡｂｓ化ａｃｔ：－Ｃｏｍａｄｎ－ｒｅｗｉｔｈＤＴｎｅｕｔｒｏｎｅｅｒａｔｏｒＤＤｎｅｕｔｒｏｎｅｎｅｒａｔｏｒｗｉｔｈｃｏｍａｃｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｈａ

8、ｓｐ，ｐｇｇｂｅｔｔｅｒｓａｆｅｔｙｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｕｅｔｏｗｉｔｈｏｕｔｕｓｉｎｒａｄｉｏｎｕｃｌｉｄｅｔｒｉｔｉｕｍ，ｗｈｉｃｈｈａｓｗｉｄｅｌａｌｉｃａｔｉｏｎ