强流D-D中子发生器氘钛靶损伤机理的研究

项目名称： 强流D-D中子发生器氘钛靶损伤机理的研究

项目编号： No.11205136

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 物理学II

项目作者： 王博宇

作者单位： 中国工程物理研究院电子工程研究所

项目金额： 30万元

中文摘要： 随着基于D+离子束与固体氘/氚靶相互作用发生聚变反应产生中子的D-D/D-T中子发生器逐渐工业化，强流中子发生器的使用寿命成为制约中子发生器可持续发展的关键因素，研究D+离子束致氘钛靶损伤特性是提高强流中子发生器使用寿命的基本物理问题；是中子发生器优化设计的迫切需要。本项目拟采用慢正电子湮没寿命测量技术、慢正电子湮没多谱勒展宽技术和蒙特卡罗数值模拟方法研究D+离子束致氘钛靶的辐射损伤特性；采用扫描电镜、X射线衍射分析和有限元分析方法研究D+离子束致氘钛靶的热损伤特性，探索微观辐射损伤特性与宏观热损伤特性之间的关联性，探索强流D-D中子发生器氘钛靶使用寿命的影响因素及影响程度，探索提高强流中子发生器使用寿命的途径和方法。本项目的研究有效补充国内外在强流D-D中子发生器氘钛靶损伤机理研究方面的不足；为强流D-D/D-T中子发生器的优化设计和工程化的可持续发展奠定理论基础。

中文关键词： 强流中子发生器；束靶相互作用；使用寿命；辐射损伤；热损伤

英文摘要： Neutron generator is electrostatic accelerator incorporating a deuterium ion source, ion optics and a target in a compact vacuum envelope.To yield 2.5MeV or 14MeV neutrons through D-D/D-T nuclear reactions, deuterium ions derived from a plasma source are accelerated by electric field to impact deuterium/tritium atoms within a target.With the development of neutron application technology and the gradually improvement of neutron generator commercialization, the service lifetime of neutron generator has become a key restrictive factor of sustainable development.In this project,regarding the radioactive property of tritium and the complicated work in dealing with tritium contamination in experimental instruments, radiation damage characterization of titanium deuteride target irradiated by deuterium ion beam will be studied by means of slow positron annihilation lifetime technique, slow positron annihilation Doppler broadening technique and Monte Carlo numerical simulation. Thermal damage characterization of titanium deuteride target irrdatied by deuterium ion beam will be studied by scanning electron microscopy, X-ray diffraction analysis and finite element analysis. In the meantime, the effect of deuterium ion beam on the service lifetime of titanium deuteride target and the way to enhance the service lifetime will

英文关键词： high-intensity neutron generator；beam-target interaction；service lifetime；radiation damage；thermal damage