低放射性本底金屬鈦冶煉工藝研究

張 濤 韓 柯 劉江來 孟 月 姚玉坤 王思廣 李渤渤 劉茵琪 裴 騰

1（上海交通大學四川研究院 成都 610213）

2（上海交通大學物理與天文學院 上海 200240）

3（北京大學物理學院核物理與核技術國家重點實驗室 北京 100871）

4（洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司洛陽471000）

以PandaX、JUNO為代表的暗物質和中微子等粒子探測是高能物理的重要研究方向，此類實驗所期望的信號非常微弱和稀少，實驗的本底事件對探測靈敏度有決定性影響，需要嚴格控制探測器運行環境及探測器本身的放射性本底，并且隨著探測器靈敏度的提高，對材料本底的要求也日益嚴格［1-4］。在極深地下實驗室中，宇宙射線經過數千米巖石的阻擋后帶來的本底已經極大降低甚至可以忽略［5］，從而粒子探測器材料本身帶來的本底相對占比越來越高，對實驗裝置的靈敏度有重要影響［4-7］。低本底材料的測量、篩選、生產制造一直都是稀有事例實驗的核心工作組成部分［4-8］，降低粒子探測器本底可提高靈敏度與運行效率。此外，隨著半導體行業的發展，所需要的原材料也開始限制Th、U等放射性核素的含量［9］。大部分稀有事例粒子物理實驗需要壓力容器盛放探測靶物質與探測器件，例如PandaX［7-10］、CDEX［11］、MAJORANA［12］、LZ［13-14］、XENON［15］、GERDA［16］、EXO［17］等，壓力容器非常靠近探測器的靈敏區域并且質量較大，所以壓力容器的放射性本底需要嚴格控制。壓力容器一般用金屬材料制造，但既符合壓力容器要求，同時放射性本底又低的材料并不多。無氧銅雖然是可以大量獲得的低本底材料，但無氧銅力學性能和耐腐蝕性差，焊接困難，制作大型壓力容器有很大的技術挑戰，目前主要用于對力學性能要求不高的場合。……