强激光与粒子束

作者：关清帝, 解峰, 梁建峰, 王春杰, 杨凤虎, 李雪松, 徐江,

关键词：中子源, 气体靶, 能量歧离, 数值模拟, 中子产额,

中子转换靶是强流直线加速器中子源的重要组成部分，在强流粒子束（质子或氘离子等）的轰击下，中子转换靶的散热是当前制约中子产额提升的关键因素，具有强散热能力的高性能气体靶是解决方案之一。针对传统气体靶散热能力不足的问题，通过对靶室结构的改进，设计了一种新型动态气体靶系统。开展了气体靶系统和靶室结构的概念设计，并利用Target软件计算了气体靶金属窗和气体体靶对入射离子的能量歧离效应，结果显示：因气体造成的能量歧离很小，金属窗是入射离子能量歧离的主要来源。通过耦合SRIM计算加热功率，实现了热源随气体密度的动态加载，模拟了不同流强和不同入口速度条件下靶室内气流流动规律，结果表明，随着流强增加，加热功率逐渐升高，加热区密度迅速下降，同时提高靶室入口速度能够增强散热能力，减小因束流加热引起的密度下降效应。最后对气体靶产生中子的整体性能进行了评估，计算了不同流强下的中子产额及其能谱分布，当流强为10 mA时，气体靶的中子产额可以达到5.2×1012 n/s。

来源：2026年第2期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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