Accelerated radiation damage test facility using a 5 MV tandem ion accelerator
Accelerated radiation damage test facility using a 5 MV tandem ion accelerator
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使用 5 MV 串联离子加速器的加速辐射损伤测试设备
DOI：
10.1016/j.nima.2015.09.088
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发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Wady P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wady P
我们开发了一种新的辐照设施，可以使用 5 MV 串联离子加速器产生的强质子 (<100 μA) 和重离子 (≈10 μA) 束在高达 400 °C 的温度下对核反应堆材料进行加速损伤测试。用于辐射损伤研究的专用光束线包括：(1) 光束诊断和聚焦光学组件，(2) 扫描和狭缝系统，可对 0.5–6 cm2 的样品区域进行均匀照射，以及 (3) 样品台，旨在能够现场监测样品温度、沉积在样品上的电流以及样品照射过程中产生的潜在放射性核素的伽马能谱。通过用 3 MeV 质子束照射 20Cr-25Ni-Nb 稳定不锈钢至 3 dpa 的剂量水平，测试了束线能力。照射温度为 356 °C，连续照射的前 24 小时内温度值的最大范围为 ±6 °C。样品台通过静电计接地，以准确测量样品上沉积的电荷。电荷可以在照射过程中集成到硬件中，这种方法消除了由于束电流波动而产生的不确定性。测量的伽马能谱可以根据寿命和伽马发射来识别质子轰击过程中产生的主要放射性核素。这条专用辐射损伤光束线由曼彻斯特大学道尔顿坎布里亚设施托管。
We have developed a new irradiation facility that allows to perform accelerated damage tests of nuclear reactor materials at temperatures up to 400 °C using the intense proton (<100 μA) and heavy ion (≈10 μA) beams produced by a 5 MV tandem ion accelerator. The dedicated beam line for radiation damage studies comprises: (1) beam diagnosis and focusing optical components, (2) a scanning and slit system that allows uniform irradiation of a sample area of 0.5–6 cm2, and (3) a sample stage designed to be able to monitor in-situ the sample temperature, current deposited on the sample, and the gamma spectrum of potential radio-active nuclides produced during the sample irradiation. The beam line capabilities have been tested by irradiating a 20Cr–25Ni–Nb stabilised stainless steel with a 3 MeV proton beam to a dose level of 3 dpa. The irradiation temperature was 356 °C, with a maximum range in temperature values of ±6 °C within the first 24 h of continuous irradiation. The sample stage is connected to ground through an electrometer to measure accurately the charge deposited on the sample. The charge can be integrated in hardware during irradiation, and this methodology removes uncertainties due to fluctuations in beam current. The measured gamma spectrum allowed the identification of the main radioactive nuclides produced during the proton bombardment from the lifetimes and gamma emissions. This dedicated radiation damage beam line is hosted by the Dalton Cumbrian Facility of the University of Manchester.
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