留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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
    下载: 导出CSV

    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
    下载: 导出CSV
  • [1] Moses E I. The National Ignition Facility and the National Ignition Campaign[J]. IEEE Trans Plasma Science, 2010, 38(4): 684-689. doi: 10.1109/TPS.2010.2042466
    [2] Brereton S. Overview of the National Ignition Facility[J]. Health Physics, 2013, 104(6): 544-556. doi: 10.1097/HP.0b013e31828cf5cd
    [3] Foley R J, Karpenko V P, Adams C H, et al. Design of the target area for the National Ignition Facility[C] //The 2nd Annual International Conference on Solid State Lasers for Application to ICF, 1996.
    [4] Latkowski J F, Tobin M T, Singh M S. Neutronics and shielding analysis of the National Ignition Facility[C] //The 11th Topical Meeting on the Technology of Fusion Energy. 1994.
    [5] Sitaraman S, Brereton S, Dauffy L, et al. Post-shot radiation environment following low-yield shots inside the National Ignition Facility[R]. LLNL-CONF-461492, 2010.
    [6] GB/T 3190—2008, 变形铝及铝合金化学成分[S].

    GB/T 3190-2008. Wrought aluminum and aluminum alloy-chemical components
    [7] Forrest R A. FISPACT-2007: user manual[R]. Report UKAEA FUS 534, 2007.
    [8] Forrest R A, Kopecky J. The activation system EASY-2007[J]. Journal of Nuclear Materials, 2009, 386-388: 878-881. doi: 10.1016/j.jnucmat.2008.12.194
    [9] Sidell J. EXTRA: A digital computer program for the solution of stiff sets of ordinary initial value, first order differential equations[R]. AEEW-R-799, 1976.
  • 加载中
图(6) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  1250
  • HTML全文浏览量:  296
  • PDF下载量:  72
  • 被引次数: 0
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

目录

    /

    返回文章
    返回