一种加速器中子源换靶装置及运载工具的制作方法

本发明涉及靶系统更换，尤其涉及一种加速器中子源换靶装置及运载工具。

背景技术：

1、中子无损检测是一种优良的无损检测技术。加速器中子源是一种通过加速器加速带电粒子，使带电粒子轰击靶产生中子的中子产生装置。在需要检测难以移动的待检物体，通常通过移动式中子无损检测装置移动到现场进行检测，目前新兴发展的移动式加速器中子源中子照相装置就是利用中子无损检测技术，通过中子束穿过物体时在强度上的衰减变化，以获取物质内部宏观结构的一种探测装置，它具有可灵活移动，造价相对较低，中子源强度足够。

2、靶系统是移动式加速器中子源的核心部分，其性能和运行寿命直接决定了整套中子源设备的使用效果和安全性。其中，靶系统作为移动式加速器中子源的核心部分，其性能和运行寿命直接决定了整套中子源设备的使用效果和安全性。在4mev以下的低能质子区，锂靶具有明显高于铍靶的中子产额，是移动式质子直线加速器中子源最具有竞争力的靶系统靶材候选。靶系统需要长期接受束流轰击产生中子，在这个过程中中子发生靶被不断消耗，当其中子产额下降到标准中子产量的一半，或在事故工况下都会对中子照相装置的成像分辨率造成影响，因此需要对靶系统进行拆卸更换以维持移动式加速器中子源正常的工作性能。

3、移动式加速器中子源的靶系统被紧密的包裹在慢化体和包围在慢化体和质子束流孔道外的屏蔽体中间，在靶系统的拆卸更换过程中需要拆掉部分慢化体和屏蔽体使靶系统暴露，而需要更换的废靶仍会存在微量的残余放射性，不宜进行采取人工换靶，需要采用机械自动化装置进行靶系统的拆卸更换。

4、目前现有技术中的靶系统更换方式主要分两种：一种是从质子束流管道侧拆除周围的屏蔽体，之后整体移出连接靶系统的管以实现换靶，由于移动式加速器中子源的靶站和束流整形体已经对载具的后部造成了较大的承重负担，并占据了较大的空间，导致载具内空间不足，从而难以支持前述换靶方式；另一种是通过从上方拆除屏蔽体以暴露出靶系统并进行换靶，而这换靶方式则需要小型的吊装装置或者大型的机械臂移除屏蔽体，并不适用于移动式加速器中子源装置换靶。

5、因此，亟需一种空间占用率低并且结构简单轻量化并能够在载具内实现换靶作业的加速器中子源换靶装置，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种加速器中子源换靶装置及运载工具，用于解决现有技术中的移动式加速器中子源换靶装置所存在的诸多缺陷，尤其是为了实现空间占用率低并且结构简单轻量化并能够在载具内实现换靶作业。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种加速器中子源换靶装置，该加速器中子源换靶装置包括：具备屏蔽通道的靶站和靶系统，所述靶系统被保持在所述屏蔽通道中；

3、更换装置，所述更换装置配置于所述靶站形成所述屏蔽通道的一侧；

4、所述更换装置包括：沿竖向运动的升降平台，以及配置于所述升降平台的伸缩机构；

5、所述伸缩机构配置可沿所述屏蔽通道延伸方向伸缩的主轴，主轴末端配置用于固定或松开所述靶系统的固定机构；

6、所述固定机构对准所述屏蔽通道中的所述靶系统由所述升降平台带动所述伸缩机构沿竖向运动形成，所述伸缩机构驱动所述主轴于所述屏蔽通道内沿第一方向伸出以带动所述固定机构固定所述靶系统，所述主轴于所述屏蔽通道内沿与所述第一方向相反的第二方向缩回以通过所述固定机构带动所述靶系统与所述靶站分离。

7、根据本发明，在一些方案中，所述靶站包括：贯穿部分所述靶站并向所述屏蔽通道所在方向延伸的质子束管道，所述质子束管道延伸入所述靶站的一端配置保持机构，所述保持机构用于锁紧或放松所述靶系统；

8、所述固定机构固定所述靶系统，所述保持机构放松所述靶系统，所述主轴于所述屏蔽通道内沿所述第二方向缩回以通过所述固定机构带动所述靶系统与所述保持机构分离；

9、所述主轴于所述屏蔽通道内沿第一方向伸出，以带动所述固定机构将待更新的靶系统与所述保持机构对接连接，所述保持机构锁紧所述靶系统以将所述靶系统保持在所述屏蔽通道中。

10、根据本发明，在一些方案中，所述保持机构包括：周向配置于所述质子束管道的若干气动锁紧器，周向配置于所述靶系统并与所述气动锁紧器沿所述屏蔽通道延伸方向一一对应的若干夹紧销；

11、所述夹紧销部分插入所述气动锁紧器，所述气动锁紧器锁紧所述夹紧销以固定所述靶系统，所述气动锁紧器取消锁紧所述夹紧销以放松所述靶系统。

12、根据本发明，在一些方案中，所述固定机构被配置为用于抓取或放开所述靶系统的抓取组件；所述抓取组件包括：夹爪，以及驱动所述夹爪收紧或松开的驱动件。

13、根据本发明，在一些方案中，所述固定机构被配置为用于吸附或松开所述靶系统的吸附组件；所述吸附组件包括：吸附单元，以及控制所述吸附单元产生或解除对所述靶系统的吸附的控制单元。

14、根据本发明，在一些方案中，所述更换装置还包括：配置于所述升降平台的屏蔽壳体，用于驱动所述屏蔽壳体水平转动的第二旋转支座，以及用于驱动所述伸缩机构水平转动的第一旋转支座；

15、所述屏蔽壳体被构造出分别存放拆卸后的靶系统与待更新的靶系统的第一容置腔与第二容置腔，所述第一容置腔与所述第二容置腔相互隔离。

16、根据本发明，在一些方案中，所述屏蔽壳体配置用于分别打开或关闭所述第一容置腔与所述第二容置腔的第一门体与第二门体，以及检测所述固定机构位置的测距传感器。

17、根据本发明，在一些方案中，所述质子束管道连接所述靶系统的一端配置第一法兰，所述气动锁紧器配置于所述第一法兰；所述靶系统包括：连接所述第一法兰的第二法兰，配置于所述第二法兰反向于所述第一法兰一侧的靶体，所述夹紧销配置于所述第二法兰。

18、根据本发明，在一些方案中，所述升降平台包括：底座，配置于所述底座的升降单元，受控于所述升降单元以沿竖向运动并沿竖向间隔设置的上层平台与下层平台，配置于所述上层平台与所述下层平台之间的支柱，以及配置于所述底座与所述下层平台之间的支撑单元；

19、所述伸缩机构与所述屏蔽壳体均配置于所述上层平台，所述第一旋转支座与所述第二旋转支座分别驱动所述伸缩机构与所述屏蔽壳体相对于所述上层平台水平转动。

20、根据本发明，在一些方案中，所述加速器中子源换靶装置还包括：配置于所述上层平台并罩设于所述伸缩机构与所述屏蔽壳体的屏蔽罩壳，以及内设于所述屏蔽通道的屏蔽体，所述屏蔽体靠近所述靶系统的一端被构造出容置至少部分所述靶体的凹槽。

21、根据本发明，在一些方案中，所述下层平台配置迁移机构，所述迁移机构构造为用于将所述屏蔽体于所述屏蔽通道中取出或放置；

22、所述屏蔽体远离所述靶系统的一端配置具有槽口的子连接头；

23、所述迁移机构包括：至少一线性移动模组，受控于所述线性移动模组以沿所述屏蔽通道延伸方向运动的衔接件，所述衔接件靠近所述靶站的一端延伸形成父连接头，所述父连接头被构造出与所述槽口配合的活动扣，以使所述线性移动模组驱动所述衔接件沿所述第二方向运动以带动所述屏蔽体从所述屏蔽通道中取出。

24、根据本发明，在一些方案中，所述屏蔽通道被构造出活动槽，所述活动槽沿所述屏蔽通道延伸方向配置若干第一滚筒，所述第一滚筒支撑所述屏蔽体在所述屏蔽通道移动并随所述屏蔽体移动而发生滚动。

25、根据本发明，在一些方案中，所述下层平台配置存放平台，所述存放平台沿所述屏蔽通道延伸方向配置多个第二滚筒，所述第二滚筒支撑所述屏蔽体在存放平台移动并随所述屏蔽体移动而发生滚动。

26、根据本发明，在一些方案中，所述靶系统还包括：形成于所述第二法兰内以对所述靶体进行冷却的冷却流道，连通所述冷却流道的进液循环管与出液循环管，以及分别配置于所述进液循环管与所述出液循环管远离所述冷却流道一端的第一母连接头与第二母连接头；

27、所述靶站内部贯穿进液冷却管与出液冷却管，分别配置于所述进液冷却管与所述出液冷却管并形成于所述屏蔽通道内的第一公连接头与第二公连接头；所述第一公连接头与所述第二公连接头分别与所述第一母连接头与所述第二母连接头对应插接设置。

28、根据本发明的第二方面，提供了一种运载工具，包括：配置如上述任一项发明创造所揭示的加速器中子源换靶装置。

29、根据本发明的加速器中子源换靶装置及运载工具具有如下有益的技术效果：该加速器中子源换靶装置通过升降平台带动伸缩机构沿竖向进行升降运动，并通过伸缩机构与固定机构对靶站内的靶系统进行换靶作业，从而减少了该加速器中子源换靶装置更换靶系统所需的空间，该加速器中子源换靶装置空间占用率低并且结构简单轻量化。