專利名稱:一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備和核技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置。
背景技術(shù)：
散裂中子源(CSNS)是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。2011年中國建設(shè)的散裂中子源(CSNS)作為發(fā)展中國家的第一臺散裂中子源，將進(jìn)入世界四大散裂中子源行列。CSNS是開展前沿學(xué)科及高新技術(shù)研究的先進(jìn)大型實(shí)驗(yàn)平臺，能夠?yàn)槲覈亩鄬W(xué)科創(chuàng)新在國際上占領(lǐng)一席之地提供良好的機(jī)遇。主準(zhǔn)直器是CSNS RCS關(guān)鍵設(shè)備之一。CSNS的束流準(zhǔn)直器分別放置在環(huán)(RCS)和輸運(yùn)線(LRBT、RTBT)的特定位置，以消除不在預(yù)定軌道或動量有偏差的質(zhì)子，同時(shí)希望質(zhì)子捕獲激發(fā)的二次粒子和放射性同位素在束流準(zhǔn)直器內(nèi)吸收，通過這種方法來補(bǔ)償環(huán)和輸運(yùn)線元件的偏差。在CSNS的RCS中，設(shè)置有一個(gè)主準(zhǔn)直器、4個(gè)次準(zhǔn)直器和I個(gè)動量準(zhǔn)直器，在LRBT設(shè)置有I個(gè)動量準(zhǔn)直器、RTBT設(shè)置有4個(gè)動量準(zhǔn)直器，它們是確保CSNS高質(zhì)量運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。
由于準(zhǔn)直器要吸收、捕獲粒子，這決定了在束流準(zhǔn)直器工作區(qū)域?yàn)楦咻椛鋮^(qū)域，因此束流準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研制需要重點(diǎn)考慮輻射防護(hù)問題。為了減少機(jī)器運(yùn)行過程中束流準(zhǔn)直器對周圍元件的活化，束流準(zhǔn)直器需要有高的冷卻傳熱性能、抗輻射能力，其定位精度要求高，為了保證維護(hù)人員安全操作，在設(shè)計(jì)中還要充分考慮準(zhǔn)直器的遠(yuǎn)程操作和維護(hù)，盡可能減少輻射照射。準(zhǔn)直器作為高通量粉末衍射譜儀的關(guān)鍵部件之一，對于譜儀的正常運(yùn)行以及譜儀分辨率等性能的提高具有不可忽視的作用。目前國際上主要存在兩種類型的準(zhǔn)直器，以日本為代表的高真空準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器內(nèi)部處于真空狀態(tài)，這就對準(zhǔn)直器的材料性能與強(qiáng)度提出了很高的要求。另一種就是以國內(nèi)正在研制的通氣準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直器內(nèi)部通入惰性氣體，可以降低對準(zhǔn)直器材料的性能要求。充入氣體如果不能在準(zhǔn)直器內(nèi)部完成良好循環(huán)，將會造成氣體活化，這是在設(shè)計(jì)中應(yīng)該極力避免的。該準(zhǔn)直器裝置通過設(shè)計(jì)良好的出入口條件，可以使氣體在準(zhǔn)直器內(nèi)部完成良好的循環(huán)。既降低了對準(zhǔn)直器材料的性能要求，又避免了氣體在準(zhǔn)直器內(nèi)部的活化作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置，其特征在于，在外殼I的一端為準(zhǔn)直器大端口 7，另一端為準(zhǔn)直器小端口 6 ;外殼I內(nèi)縱向固定N條準(zhǔn)直器的豎直插板2，將外殼I分隔成N+1個(gè)扁形通道；M條準(zhǔn)直器的水平插板3與豎直插板2正交固定，將準(zhǔn)直器內(nèi)部分成不同的小格通道，這些小格通道供中子水平穿過和氣體流通；N+1個(gè)循環(huán)氣體入口 4分別設(shè)置在準(zhǔn)直器大端口 7端的通道頂面上；N+1個(gè)循環(huán)氣體出口 5設(shè)置在準(zhǔn)直器小端口 6端的通道底面上；為了實(shí)現(xiàn)通入氣體的良好循環(huán)，水平插板與豎直插板數(shù)量作適當(dāng)更改，甚至部分去除，保證氣體在循環(huán)過程中通過所有的小格空間，并且需要避免循環(huán)死區(qū)的存在。
所述N為2-6片；M為0-6片。[0006]所述循環(huán)氣體為氮?dú)饣驓鍤猓蛘叩獨(dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚怏w；以靠所充入的循環(huán)氣體來緩解結(jié)構(gòu)壓力。
所述的外殼殼厚在2mnTl0mm之間；該殼厚應(yīng)該滿足裝置抗壓以及抗輻射的要求，其材料應(yīng)具有良好的抗輻射性。
所述的豎直插板同樣需要滿足抗輻射的要求，其材料應(yīng)具有良好的抗輻射性,板的厚度在lmnT3mm之間；豎直插板的布置及數(shù)量對于裝置的性能具有重要的影響插板的存在勢必會造成氣體漩渦的產(chǎn)生，及其分布的不均勻，但是插板作為準(zhǔn)直器的加強(qiáng)筋，可以使準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加上充入的微正壓的氣體，可以使準(zhǔn)直器造價(jià)降低。
所述外殼為方錐體。
本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用通入氣體的方法可以減低腔體承受壓力，減小壁厚，在一定程度上降低腔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度。橫豎插板可以形成內(nèi)部的中子通道，適當(dāng)減少插板數(shù)不僅是設(shè)計(jì)更加方便，也可以使通入氣體更好的完成內(nèi)部的循環(huán)，避免活化作用。本發(fā)明的目的是提供結(jié)構(gòu)簡單，準(zhǔn)確度高的準(zhǔn)直器裝置。作用降低準(zhǔn)直器內(nèi)氣體的活化水平，降低制造難度。


圖1為目前通氣準(zhǔn)直器裝置示意圖。
圖2為去掉水平插板的通氣準(zhǔn)直器裝置示意圖
圖中，1-外殼；2_準(zhǔn)直器的豎直插板；3_準(zhǔn)直器的水平插板(必要時(shí)可去除);4_循環(huán)氣體入口 ；5_循環(huán)氣體出口 ；6_準(zhǔn)直器小端口 ；7_準(zhǔn)直器大端口。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置，下面通過附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
圖1-2所示為目前通氣準(zhǔn)直器裝置示意圖。
圖中，在方錐體外殼I的一端為準(zhǔn)直器大端口 7,另一端為準(zhǔn)直器小端口 6 ;外殼I內(nèi)縱向固定兩條準(zhǔn)直器的豎直插板2，將方錐形外殼I分隔成三個(gè)扁形通道；四條準(zhǔn)直器的水平插板3與豎直插板2垂直平行固定，三個(gè)循環(huán)氣體入口 4分別設(shè)置在準(zhǔn)直器大端口 7端的三個(gè)扁形通道頂面上；三個(gè)循環(huán)氣體出口 5設(shè)置在準(zhǔn)直器小端口 6端的三個(gè)扁形通道底面上。在孔徑給定的情況下，則只需要考慮在殼上開孔的位置。
所述的外殼殼厚在2mnTl0mm之間；該殼厚應(yīng)該滿足裝置抗壓以及抗輻射的要求，其材料應(yīng)具有良好的抗輻射性。
所述的豎直插板同樣需要滿足抗輻射的要求，其材料應(yīng)具有良好的抗輻射性，板的厚度在lmnT3mm之間；豎直插板的布置及數(shù)量對于裝置的性能具有重要的影響插板的存在勢必會造成氣體漩渦的產(chǎn)生，及其分布的不均勻，但是插板作為準(zhǔn)直器的加強(qiáng)筋，可以使準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加上充入的微正壓的氣體，可以使準(zhǔn)直器造價(jià)降低。
實(shí)施例
中子探測器與準(zhǔn)直器大端口 7相連，小端口 6與樣品腔相連。中子從大端口 7進(jìn)入準(zhǔn)直器內(nèi)部，水平穿過準(zhǔn)直器的豎直插板2與準(zhǔn)直器的水平插板3構(gòu)成的水平通道，然后從小端口 6離開準(zhǔn)直器，進(jìn)入樣品腔。
為了降低準(zhǔn)直器裝置的設(shè)計(jì)難度，通過向準(zhǔn)直器內(nèi)部通入氣體的方式來平衡準(zhǔn)直器的內(nèi)外壓差。所通入的氣體可以為氮?dú)?、氬氣等惰性氣體。
所涉及的準(zhǔn)直器的豎直插板2，準(zhǔn)直器的水平插板3可以適當(dāng)減少，尤其的是橫插板，必要時(shí)可以完全去除(如圖2所示)。
所涉及的循環(huán)氣體入口 4，供循環(huán)氣體進(jìn)入準(zhǔn)直器，通過豎直插板2，準(zhǔn)直器的水平插板3改變流通，在整個(gè)空間內(nèi)流動。所涉及的循環(huán)氣體出口 5，供循環(huán)氣體離開準(zhǔn)直器。整個(gè)過程保證準(zhǔn)直器空間內(nèi)不存在不流動的死角(如圖1所示)。
權(quán)利要求
1.一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置，其特征在于，在外殼(I)的一端為準(zhǔn)直器大端口(7),另一端為準(zhǔn)直器小端口(6);外殼(I)內(nèi)縱向固定(N條準(zhǔn)直器的豎直插板(2)，將外殼(O分隔成N+1個(gè)扁形通道；M條準(zhǔn)直器的水平插板(3)與豎直插板(2)正交固定，將準(zhǔn)直器內(nèi)部分成不同的小格通道，這些小格通道供中子水平穿過和氣體流通；N+1個(gè)循環(huán)氣體入口(4)分別設(shè)置在準(zhǔn)直器大端口(7)端的通道頂面上；N+1個(gè)循環(huán)氣體出口(5)設(shè)置在準(zhǔn)直器小端口(6)端的通道底面上；為了實(shí)現(xiàn)通入氣體的良好循環(huán)，水平插板與豎直插板數(shù)量作適當(dāng)更改，甚至部分去除，保證氣體在循環(huán)過程中通過所有的小格空間，并且需要避免循環(huán)死區(qū)的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置，其特征在于，所述N為2-6片；M為0-6片。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置，其特征在于，所述循環(huán)氣體為氮?dú)饣騃S氣，或者氮?dú)夂虸S氣的混合氣體；以靠所充入的循環(huán)氣體來緩解結(jié)構(gòu)壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置，其特征在于，所述的外殼殼厚在2mnTl0mm之間；該殼厚應(yīng)該滿足裝置抗壓以及抗輻射的要求，其材料應(yīng)具有良好的抗輻射性。
5 根據(jù)權(quán)利要求
1所述一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置，其特征在于，所述的豎直插板同樣需要滿足抗輻射的要求，其材料應(yīng)具有良好的抗輻射性，板的厚度在lmnT3mm之間；豎直插板的布置及數(shù)量對于裝置的性能具有重要的影響插板的存在勢必會造成氣體漩渦的產(chǎn)生，及其分布的不均勻，但是插板作為準(zhǔn)直器的加強(qiáng)筋，使準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，加上充入的微正壓的氣體，使準(zhǔn)直器造價(jià)降低。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置，其特征在于，所述外殼為方錐體。
專利摘要
本發(fā)明公開了屬于機(jī)械設(shè)備和核技術(shù)領(lǐng)域：
的一種中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置。在準(zhǔn)直器錐體外殼內(nèi)，N條準(zhǔn)直器的豎直插板與 M條準(zhǔn)直器的水平插板正交固定，將準(zhǔn)直器內(nèi)部分成不同的小格通道，這些小格通道供中子水平穿過和氣體流通；循環(huán)氣體入口設(shè)置在準(zhǔn)直器大端口頂面上，循環(huán)氣體出口設(shè)置在準(zhǔn)直器小端口端的底面上。中子準(zhǔn)直器氣體流通裝置分別放置在環(huán)和輸運(yùn)線的特定位置，以消除不在預(yù)定軌道或動量有偏差的質(zhì)子，這種方法可以補(bǔ)償環(huán)和輸運(yùn)線元件的偏差。本發(fā)明基于氣體流動原理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化處理，很好的滿足了其氣體循環(huán)的要求，使得內(nèi)部氣體的活化在可接受的范圍內(nèi)。該裝置具有流通效果好，循環(huán)效率強(qiáng)，氣體利用率高。
文檔編號G21K1/02GKCN103000243SQ201210492283
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月27日
發(fā)明者周濤, 李精精, 鄒文重, 李云博 申請人:華北電力大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan