脉冲束流下车载加速器中子源靶传热特性

摘要

为了研究不同脉冲束流频率下车载加速器中子源靶的传热特性及其热动态响应，通过调整脉冲束流的频率或脉宽对背部冷却微通道靶的传热性能进行模拟，并通过分析靶内部结构的热沉积分布，探究车载加速器中子源靶的热负载上限以及制约束流的因素。选用能量为2.5 MeV、峰值流强为10 mA的束流开展模拟，结果表明：当束流占空比保持在3%不变时，靶的最高温度呈周期波动，且存在上下包络；随着束流频率的上升，每个脉冲周期内靶的上包络温度逐渐下降，这是由于每个脉冲期间的热冲击下降所导致的；频率上升时，每个周期内加热时间与冷却时间同时缩短，导致其下包络温度在最开始增大后基本保持不变；靶的最高温度随着束流频率增加出现从锂层到中间层钽层的转移。该研究对于车载加速器中子源的束流参数选择和靶冷却设计具有一定的参考价值。

关键词

车载加速器中子源靶 / 脉冲束流 / 传热特性 / 占空比

基金资助

国家自然科学基金资助项目(12375159,1210050454); 广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2020B1515120035)