反应堆上产生强流放射性核束的关键技术研究

The investigation of the key technologies of ion source for radioactive ion beam generation based on nuclear reactor will be carried out.The key technolodies include:the working mechnism of the ion source will be investigated to make the efficiency of ion source high enough to ionization the rare radioactive species;the structure of the ion source will be investigated to fit the ion source into size limited neutron channel of reactor and solve the high voltage isolation problem between the ion source and the neutron channel.The character of ion source's temperature will be investigated to make sure that the heat from target in ion source can be carried away from the ion source safely and the materials of the ion source can work at about 2300 degree temperature .The configuration of extraction system will be investigated so that the extraction electrodes and its following beam transport elements can be fit into the size limited neutron channel.

研究利用反应堆中子产生放射性离子束的关键技术，包括研究离子源的工作方式，使得离子源具有高的电离效率。研究离子源的合理结构，使得离子源能够安装在尺寸有限的反应堆中子管道内,还要解决离子源与孔道之间的15到30kV的高压隔离问题；研究离子源的高温特性，使得在2300度左右的温度下，各结构材料、绝缘材料等能够可靠的工作，研究离子源靶上产生的热量的散热方式，使离子源内靶产生十kW量级的热量能够安全的导出，结构材料温度控制在可接受的范围内。研究离子源引出系统的结构及形式，解决在尺寸有限的中子管道内元件布置、高压隔离等问题。

本项目探索了适合基于反应堆产生放射性核束的离子源和有限空间内的束流引出和传输技术，试制了一台适应于反应堆孔道的放射性核束产生的离线模拟装置。主要工作包括研制一套能够适应反应堆中子管道尺寸的离子源及后续传输系统，为靶源提供高温环境的大功率绝缘加热组件。通过实验模拟测试了基于反应堆的离子源内靶产生十千瓦量级热量的安全导出结构，验证了高温离子源在反应堆孔道内工作的技术可能性；针对反应堆管道空间小、靶源部件温度高、耐压绝缘等诸多难题，对离子源、引出系统进行紧凑化设计，研制了离子源样机，并测试其高温性能，明确高温离子源各部分的温度分布，引出了微安级的束流，获取了相关关键参数，为堆内离子源的设计提供设计依据；研究有限空间内束流的高效率引出和传输问题，设计并制造了适合反应堆孔道狭小空间的束流传输元件，将离子源产生的束流引出传输到靶上进行了分析测试。