不同扫描模式下中子源锂靶温度场的数值模拟

李竞伦; 胡耀程; 苏浩泉; 陈勇奇; 李海鹏; 王盛

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (10) : 200 -209.

李竞伦, 胡耀程, 苏浩泉, 陈勇奇, 李海鹏, 王盛

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摘要

针对加速器中子源锂靶在高功率束流照射下急剧升温易造成锂靶熔毁的问题，提出了一种“扩束+扫描”的束斑均匀化方案。首先，采用MATLAB软件模拟不同扫描模式下粒子在靶上的分布情况以及靶上的温度场分布；然后，通过FLUENT软件分析了不同初始束斑宽度对锂靶温度场的影响；最后，研究了不同扫描频率下锂靶的温度场变化。模拟结果表明：“扩束+扫描”的束斑均匀化方法能有效降低质子打靶时靶面的最高温度；锯齿波模式下靶上的粒子分布均匀性最佳，相较于正弦波与三角波模式，靶面最高温度分别降低了8%、2%;更小的初始束斑宽度和更高的扫描频率均能降低高功率束流打靶过程中锂靶表面的最高温度；最佳扫描策略是以扫描频率为300 Hz、长方形初始束斑宽度为30 mm的锯齿波模式进行扫描。该研究可为加速器中子源锂靶的设计提供参考。