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铝合金材料在14 MeV中子

李余 张晓民 程胜寒 杨阳 陈志林 彭太平

李余, 张晓民, 程胜寒, 等. 铝合金材料在14 MeV中子[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31: 026001. doi: 10.11884/HPLPB201931.180222
引用本文: 李余, 张晓民, 程胜寒, 等. 铝合金材料在14 MeV中子[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31: 026001. doi: 10.11884/HPLPB201931.180222
Li Yu, Zhang Xiaomin, Cheng Shenghan, et al. Analysis of activation characteristics of aluminum alloy irradiated by 14 MeV neutrons[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 026001. doi: 10.11884/HPLPB201931.180222
Citation: Li Yu, Zhang Xiaomin, Cheng Shenghan, et al. Analysis of activation characteristics of aluminum alloy irradiated by 14 MeV neutrons[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 026001. doi: 10.11884/HPLPB201931.180222

铝合金材料在14 MeV中子

doi: 10.11884/HPLPB201931.180222
详细信息
    作者简介:

    李余(1991—), 女,博士研究生,从事聚变装置辐射防护技术研究;liyu0904@caep.cn

    通讯作者:

    陈志林(1984—), 男,副研究员,长期从事氚分析测量、聚变装置辐射防护技术研究;chenzhilin@caep.cn

  • 中图分类号: TL7

Analysis of activation characteristics of aluminum alloy irradiated by 14 MeV neutrons

  • 摘要: 铝合金是激光惯性约束聚变(ICF)装置中最常用的结构材料之一,将直接受到高能量、高产额的中子辐照。评估铝合金材料在14 MeV中子辐照下的活化特性,可为我国ICF装置的材料选取提供参考。采用FISPACT活化计算软件,计算并比较了三种不同牌号的铝合金材料在14 MeV中子辐照后产生的比活度和剂量率,并分析了不同元素对比活度和剂量率的贡献。结果表明,铝合金的比活度和剂量率在冷却一周之内下降了3个数量级。铝合金的活化主要来自Al元素、Mn元素和Zn元素,主要活化产物为24Na, 54Mn和65Zn。Al元素在冷却一周内对比活度(剂量率)的贡献大于90%,其余两种元素在两周之后占主导作用,其贡献之和超过50%。通过选取低Mn, Zn质量分数的铝合金,可降低材料在活化后的放射性水平。
  • 图  1  材料活化后比活度随时间变化

    Figure  1.  Specific activity as a function of time after activation

    图  2  材料活化后剂量率随时间变化

    Figure  2.  Dose rate as a function of time after activation

    图  3  不同元素对5083比活度和剂量率的贡献

    Figure  3.  Contribution of different elements to specific activity and dose rate for 5083

    图  4  不同元素对6061比活度和剂量率的贡献

    Figure  4.  Contribution of different elements to specific activity and dose rate for 6061

    图  5  不同元素对7075比活度和剂量率的贡献

    Figure  5.  Contribution of different elements to specific activity and dose rate for7075

    图  6  元素活化后比活度和剂量率随时间变化

    Figure  6.  Specific activity and dose rate as a function of time after activation

    表  1  铝合金材料各成分质量分数

    Table  1.   Chemical composition of aluminium alloys

    material number mass fraction/%
    Fe Mn Si Cr Al Cu Mg Zn Ti
    7075 0.50 0.60 0.40 0.28 89.62 1.20 2.10 5.10 0.20
    6061 0.70 0.15 0.80 0.35 96.65 0.15 0.80 0.25 0.15
    5083 0.40 1.00 0.40 0.25 93.55 0.10 4.00 0.20 0.10
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    表  2  主要活化产物信息

    Table  2.   The main radioactive products

    radionuclide T1/2 decay mode gamma energy/keV main reaction channel cross section at En=14 MeV/barn
    24Na 14.997 h Beta- 1368.626(99.9936)
    2754.007(99.855)
    27Al(n, α)24Na
    24Mg(n, p)24Na
    0.12
    0.19
    51Cr 27.701 d E.C. 320.0824(9.910) 52Cr(n, 2n) 51Cr 0.26
    55Fe 2.733 y E.C. 56Fe(n, 2n) 55Fe 0.41
    54Mn 312.05 d E.C. 834.848(99.9760) 55Mn(n, 2n) 54Mn 0.78
    65Zn 243.93 d Beta+/E.C. 1115.539(50.04) 66Zn (n, 2n) 65Zn 0.60
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-17
  • 修回日期:  2019-01-30
  • 刊出日期:  2019-02-15

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