ICF实验中“跑兔”装置的控制条件测试

　　在激光惯性约束聚变(以下简称ICF)研究中,中子测量对诊断燃烧的燃料区特性特别有效。中子产额是衡量ICF内爆成功与否的最重要的标志。活化法是测量中子产额的有效方法之一。

　　在活化法中,活化样品需从辐照位置迅速转移到放射性活度测量位置,ICF实验装置靶室距离放射性活度测量位置约有30m~50m,人员不便进入靶场拿取辐照样品。在这种需要快速传输样品且人工操作不便的情况下,样品的传输系统是中子活化分析的必备设备,我们把样品的气动传送系统称为“跑兔”系统。在ICF实验激光装置上建立“跑兔”系统有其特殊的意义和必要性。首先,“跑兔”系统可以快速将活化样品从辐照位置传送到离靶室较远的探测位置,减少样品冷却时间,有利降低中子产额探测下限,提高测量精度;其次,可以省去人工操作,减少工作人员对靶场的干扰;再次,由于中子活化样品有一定的辐射,对工作人员造成伤害,跑兔系统可以将辐射对工作人员的伤害降低。本装置的研制可为ICF实验激光装置上中子活化分析提供重要的技术保证。

　　1　“跑兔”系统结构

　　ICF实验“跑兔”装置的结构与布局设计说明见图1。跑兔系统主要由气源、阀门、样品传输管道和气压管道等组成。样品照射站与接收站之间距离约30m~50m,照射位置在靶室内。照射位置和接收位置设置橡胶缓冲器并利用空气压力产生的弹性阻尼,防止样品盒快速飞行到位时撞击而产生破裂。

　　“跑兔”系统的工作顺序是:首先人工将样品放入样品盒中,再将样品盒放入样品传输管道的装样站,即接收站,封好后打开阀门,压缩气体经减压阀和三位五通电磁阀及速度控制阀把样品快速从装样站传送到照射站;照射完毕,三位五通电磁阀换向,压缩气体将样品从照射位置传递到样品接收站,再由人工取出样品转移到探测位置。换样品后可做循环辐照和测量。过压气体的压力由压力传感器测得,通过调节速度控制阀可调节驱动样品的压力大小,从而改变样品的传输速度。本文主要对样品的传输速度进行测量,从而为气压参数、阻尼系数的确定提供了重要的参考依据。

　　2　系统硬件结构

　　如图2所示,活化样品在空气压缩机的动力作用下,在样品管道中滑行。在滑行途中,经由各个探测器探测单元,当样品滑行至各个探头的感应区域时,探测器发出一个正脉冲,并传送至数据采集卡上。这样,在数据采集卡上就先后接收到一系列的正脉冲。由于各个探测器之间的距离是可以测量的已知数值,我们测量出各个脉冲之间的时间间隔就可以获得样品的运动速度,估算样品加速度,得到我们想要的气压条件。