نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• آمنه کارگریان ¹
• مریم قپانوری ²
• مرتضی صداقت موحد ³
• علیرضا اصل زعیم ³
• علی باقری ³

¹ پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

² هیأت علمی

³ پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، 51113-14399، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، جهت بررسی پدیده گداخت سطحی در دستگاه مولد نوترون صنعتی، هدف جامد با قابلیت خنک‌شوندگی طراحی و ساخته شد. در اولین قدم برای رسیدن به چنین هدفی، جنس و ضخامت لایه‌ها و زیرلایه‌های مناسب برای استفاده به عنوان هدف‌ جامد مولدهای نوترون صنعتی، به کمک شبیه‌سازی با نرم افزار سریم، مورد بررسی کامل قرار گرفت. سپس، با استفاده از نتایج شبیه‌سازی نمونه‌هایی از هدف جامد به روش لایه‌نشانی کند و پاش ساخته شد. علاوه بر این، با توجه به اهمیت دمای هدف و اثرگذاری آن در گداخت سطحی، به کمک شبیه‌سازی با نرم‌افزار کامسول، سامانه خنک‌کننده‌ای طراحی گردید و سپس این سامانه ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. همچنین، با توجه به ولتاژ بالای اعمالی به هدف و در تماس بودن آن با سامانه خنک‌کننده، به منظور عایق‌کاری آن، عایق‌های الکتریکی مختلف مورد مطالعه قرارگرفته و عایق مناسبی طراحی و ساخته شد. در ادامه و به منظور امکان آزمون هدف‌های جامد و بخش‌های جانبی آن، سیستم خلاء مناسبی طراحی و ساخته شد. در نهایت، پس از طراحی و ساخت کلیه بخش‌ها، سامانه جهت آزمون نهایی، مونتاژ و راه اندازی گردید. در آزمون-هایی که با گاز دوتریوم انجام گرفت، شار نوترون به کمک آشکارساز LB6411 اندازه‌گیری شد. در ولتاژ حدود 25 کیلوولت و جریان حدود 20 میلی‌آمپر، نوترون با شار n/s 105 × 6 شمارش گردید. این میزان شار نوترونی افزایش دوبرابری نرخ نوترون تولیدی در اثر پدیده گداخت سطحی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

• گداخت سطحی
• هدف خنک‌شونده
• کد سریم
• کد کامسول

عنوان مقاله [English]

Design and construction of a solid target with a cooling system to investigate the of surface fusion phenomenon

نویسندگان [English]

• Ameneh Kargarian ¹
• Maryam Ghapanvari ²
• Morteza Sedaghat Movahed ³
• Alireza Aslzaeem ³
• Ali Bagheri ³

¹ NSTRI

² -

³ Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, 14399-51113, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this paper, in order to investigate the surface fusion phenomenon in an industrial neutron generator, a solid target with cooling capability was designed and constructed. The first step to achieve this goal is to thoroughly investigate the material and thickness of the layers and substrates suitable for use as solid targets for industrial neutron generators, using SRIM-code simulations. Then, using the simulation results, samples of the solid target were constructed by sputtering coating method. In addition, due to the importance of the target temperature and its effect on surface fusion, the cooling system using COMSOL multiple physics simulation software, was designed and then it was built and examined. In addition, to insulate the high voltage applied to the target which is in contact with the cooling system, various electrical insulators were studied and a suitable insulation was selected, designed and manufactured. Then, to test the solid targets and their side parts, a suitable vacuum system was designed and constructed. Finally, after designing and constructing all the parts, the system was assembled and set up for final testing. In deuterium filling gas tests, the neutron flux was measured using the LB6411, 3He detector. At around 25 kV voltage and 20 mA current, the neutrons with the rate of 6 × 105 n/s was accounted. This amount of neutron production indicates duplication of the neutron rate produced by the surface fusion phenomenon.

کلیدواژه‌ها [English]

• Surface fusion
• Cooling target
• SRIM Code
• CamSol code