最強氘氚中子源助力鎢合金檢測技術升級

據《科技日報》2月1日報導,中科院核能安全技術研究所FDS鳳麟核能團隊的科研人員在中子輸運物理與技術方面取得突破性創新研究成果。該團隊研發出強流氘氚中子源實驗裝置HINEG,其中子源強度創現行同類裝置中的世界第一。那麼,這個“世界最強氘氚中子源”有什麼值得大書特書一番呢?

氘氚中子源图片

據研究人員介紹,中子是維持核能系統安全運行和控制的“靈魂”,但中子本身是不帶電的,無法像電子和質子一樣用電磁場進行調控,這就需要精確的理論方法與技術來實現。中子源就是研究核能與核安全技術的必備實驗平臺。氘氚聚變中子源利用加速器產生的氘離子束轟擊氚靶,發生氘氚聚變反應產生14兆電伏(MeV)的單能中子,這是開展中子學方法程式與核資料驗證、輻射遮罩與防護,材料活化與輻照損傷部件等中子學性能研究的必備實驗平臺。這項研究的最終成果還可應用於核醫學與放射治療、核測井與探礦、快中子照相、醫用同位素生產、快中子活化分析等國民經濟和人民生活直接相關的領域實現研究應用,帶動新型產業技術發展。那麼HINEG將如何助力鎢合金檢測技術升級呢?這裡,小編要先解釋一種叫“無損探傷檢測”的技術。

在材料和產品檢測中,有一種技術叫做無損探傷,應用這種技術能夠檢查材料、產品的表面是否存在品質問題,並能夠精確定位問題的位置和具體資訊,方便人們有針對性去改進和製造,最大程度減少問題的產生。無損探傷不會破壞產品或材料自身的性能,保證其完整性,這樣就可以應用無損探傷對被檢測物件進行缺陷的檢測。應用無損探傷可以降低成本,提高產品品質和工作效率。

無損探傷的主要方法有超聲波探傷,磁粉探傷,滲透探傷,渦流探傷和X射線探傷等,針對於金屬,最主要的檢測手段就X射線探傷。儘管X射線能夠穿透金屬材料,但是如果材料的厚度很厚,射線就會隨著厚度的增加而不斷削弱。而且,鎢合金是天生的高密度遮罩件材料,X射線很難穿透並檢測。再者,X射線會對人體造成輻射,不適合長期進行操作。

那麼,又是什麼領域的鎢合金材料必須要用到無損探傷呢?還挺多的,例如航太航空業、核電站的鎢合金部件,ITER人造太陽的第一壁材料,鎢偏濾器等,這些設施所面對的都是接近極限的惡劣環境或溫度,它們對於鎢合金材料的應用要求非常高,必須確保最高的性能和水準。也因此,需要最精准的無損探傷技術來檢測產品,以確保鎢合金部件的萬無一失。

ITER图片

而HINEG就能解決這一問題,據瞭解,HINEG擁有中子照相的功能,這是一種檢測物質內部微細結構的“顯微探測”技術,可以視為X射線的進化升級版,它利用中子在不同物質中穿透能力的差異來洞察物體內部結構,在檢測含氫材料、鎢合金等重金屬元件結構、放射性材料等方面彌補了X光等其他無損檢測技術的不足。HINEG產生的強流中子束可用于開展高精度的無損探傷檢測,可促進我國航空航太,新能源等領域的快速發展。

值得一提的是,中子照相技術不僅能用來進行鎢合金材料的無損探傷檢測,還能用於癌症治療,該方法是一種身具固有安全性的生物靶向放射治療模式,對患者正常組織損傷小,可有效提高患者的生命品質,開創了人類攻克惡性腫瘤的新途徑。有國際著名專家表示,在癌症領域,20世紀可以說是X射線的世紀,而21世紀將是中子治療的世紀。HINEG可作為中子治癌技術研究的重要平臺,也將促進我國在中子治癌領域的發展。

 

 

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