Численный анализ конструкции твердотельной нейтронной мишени на основе экспериментов с прототипами ее элементов

• Автор: Авилов, Михаил Степанович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ГЛАВА 1. Выбор конструкции нейтронной мишени и методов ее анализа

1.1. Критерии выбора конструкции

1.2. Конструкция нейтронной мишени

1.3. Методы анализа. 2

1.4. Возможности программного комплекса АЫ8У8

1.4.1. Тепловой анализ

1.4.2. Использование теплового излучения

1.4.3. Расчет режима принудительного охлаждения

1.4.4. Структурный анализ

1.4.5. Использование контактов

ГЛАВА 2. Определение термомеханических характеристик стационарного макета мишени

2.1. Конструкция макета
2.2. Экспериментальное оборудование
2.2.1. Ускоритель электронов
2.2.2. Вакуумная камера
2.2.3. Системы диагностики и контроля
2.3. Эксперименты со стационарным макетом
2.3.1. Основные задачи экспериментов
2.3.2. Определение распределения тока в пучке
2.3.3. Распределение температуры в макете
2.4. Численное моделирование рабочих режимов стационарного макета мишени
2.4.1. Физическая модель мишени.
2.4.2. Основные этапы моделирования.
2.4.3. Построение модели для анализа стационарного макета мишени.
2.4.4. Тепловой анализ. Определение теплопередачи через контакты.
2.4.5. Уточнение свойств используемых материалов.
2.4.6. Структурный анализ.
2.4.7. Основные результаты моделирования.
ГЛАВА 3. Исследование рабочих режимов вращающегося прототипа нейтронной мишени.
3.1. Конструкция прототипа.
3.2. Численное моделирование рабочих режимов прототипа.
3.2.1. Цели анализа и модель прототипа.
3.2.2. Тепловой анализ.
3.2.3. Структурный анализ. Оценка вклада инерционных сил в общую картину напряжений в конструкции.
3.2.4. Основные результаты моделирования рабочих режимов прототипа.
3.3. Испытание прототипа нейтронной мишени.
3.3.1. Задачи и методы экспериментов.
3.3.2. Эксперименты с прототипом под интенсивным электронным пучком.
3.4. Сравнение экспериментальных данных с результатами моделирования.
ГЛАВА 4. Расчет и оптимизация параметров нейтронной мишени.
4.1. Критерии и параметры оптимизации.
4.2. Оптимизация диаметра мишени, толщины и длины пластины
конвертора.
4.3. Оценка напряжений в конструкции. Оптимизация скорости вращения мишени и диаметра вала.
4.4. Оптимизация положения пучка на пластине конвертора.
4.5. Основные результаты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Приложение 1. Свойства материалов в зависимости от температуры.
Список литературы.

2.3 Эксперименты со стационарным макетом.
2.3.1 Основные задачи экспериментов.
В процессе экспериментов со стационарным макетом мишени выполнялись следующие основные задачи:
- Исследование поля температур в макете при различных режимах его нагрева. Методика эксперимента предоставила уникальную возможность получить картину распределения температуры не только в конверторе, но и в металлическом основании макета благодаря использованию термопар. Такая информация не может быть получена в экспериментах с вращающейся мишенью. Данные о распределении температуры были использованы в численном моделировании теплопередачи через контактные поверхности различных узлов макета.
- Испытание конструкции графитового крепления конвертора. Полученные результаты позволили сделать вывод о применимости реализованной модели крепления в конструкции нейтронной мишени.
- Апробация методов измерения параметров мишени с целью их использования в полномасштабных испытаниях прототипа мишени.
' Нагрев конвертора макета производился пучком электронов с энергией
1.4 МэВ (при этом длина пробега электронов в материале конвертора соответствует длине пробега 30 МэВ протонов) и поперечным размером 8-10 мм по уровню 4ст. Чтобы смоделировать режим вращения, использовалась линейная развертка пучка поперек пластины конвертора. Пучок электронов мощностью 1600 Вт создавал на поверхности графитовой пластины макета плотность мощности, соответствующую номинальной плотности мощности протонного пучка в 150 кВт для нейтронной мишени.