CSNS/RCS中主要阻抗元件的仿真计算研究

中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）是强流质子加速器,对环中真空元件的阻抗研究是判断束流能否稳定运行的重要依据。通过正确估算环中元件阻抗,可及时对元件的阻抗进行有效控制和防止束流不稳定性发生,从而减小束流损失。本文利用CST电磁场仿真软件给出了RCS环中高频腔及准直器的耦合阻抗,并探讨了bus-bar结构对高频腔本身及束流稳定的影响,发现需重新设计bus-bar结构使腔固有频率大于10 MHz才能彻底解决因共振可能引起的丢束。此外,计算表明,主准直器屏蔽有利于减小耦合阻抗及损失功率,在安装代价较小的情况下需对主准直器进行屏蔽。     

CSNS/RCS粒子散射束流损失研究

在中国散裂中子源快循环同步加速器（CSNS/RCS）中,质子束流在加速过程中会与一些器件（如剥离膜、准直器、散射引出膜等）相互作用,产生粒子散射并导致束流损失。本工作首先利用ORBIT模拟RCS束流注入过程,并用FLUKA模拟注入束流穿过剥离膜的粒子散射过程,计算剥离膜散射所造成的束流损失。其次,模拟质子束流与准直器相互作用的粒子散射,计算质子束流与不同尺寸的次级准直器相互作用的吸收效率,作为对次级准直器优化的依据。最后,研究CSNS/RCS膜散射引出方案,利用FLUKA对不同引出方案进行模拟并比较,得到最佳的可行性方案。     

CSNS漂移管直线加速器隧道高精度准直方法及精度分析

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS)漂移管加速器(Drift Tube Linac, DTL)是CSNS直线加速器段的末端,其准直精度直接关系到直线加速器的最终性能。由于其长度长、腔体和腔内漂移管数量多,准直精度要求高,因此准直难度极大。针对该问题,通过外符合全面测量对漂移管预准直后的精度进行检核,可知漂移管中心孔和端面的测量值在DTL腔的预准直精度达到±0.035mm;采用大跨度、全覆盖的全面测量方法及平差在CSNS中的应用,实现直线隧道±0.03 mm和环隧道±0.04 mm的相对测量精度。提出了基于加速器准直的平滑计算及调整方法,实现DTL腔间的平滑调整,获得腔体±0.08 mm的隧道相对准直精度,漂移管±0.03 mm的腔内相对准直精度。     

中国散裂中子源DTL漂移管的预准直

漂移管直线加速器(Drift Tube Linac,DTL)是中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)直线加速器的主要部分,负责将脉冲流强为15 m A的负氢离子从3 Me V加速到80 Me V,再注入到快循环同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron,RCS)中实现进一步加速。DTL加速器本身技术工艺复杂,要求极高的加工精度和准直安装精度,是CSNS的关键技术之一。本文介绍了中国散裂中子源漂移管的预准直方法,从最初的预研到正式安装,解决了一系列难题,包括漂移管的标定、安装和准直调整,形成一整套流水线式的预准直流程,最终漂移管预准直的精度优于物理设计指标,可为同类别的准直测量提供参考。     

基于EPICS的CSNS主剥离膜控制系统研究

现代大型实验物理和加速器装置中,EPICS这一控制系统组态软件工具集被越来越广泛的采用。主剥离膜是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)的重要精密机械自动化设备,采用横河PLC系统搭建本地控制系统,实现主剥离膜的换膜运动及位置调整功能。文介绍了基于EPICS的CSNS主剥离膜控制系统的研究工作,EPICS系统通过网络与横河PLC系统以基于消息的方式共享数据,进而实现对主剥离膜装置的远程运动控制。     

CSRm束流准直器模型腔设计

目前国际上的强流重离子加速器通常在机器中安装镀有低解吸率材料的束流准直器用于阻挡由于电荷态变化而损失的离子,降低解吸出的粒子数以维持真空系统的稳定。本文计划在现有的加速器冷却储存环主环(CSRm)上开展准直器模型腔测试、真空解吸率测量方面的研究。首先将介绍在CSRm上开展准直器系统研究的意义,其次根据实验室开发的损失率模拟计算软件确定准直器模型腔的安装位置,对安装位置中的真空设备进行了描述。随后重点阐述了CSRm准直器模型腔的硬件设计、控制系统及将来的测试方案。     

中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行

中国散裂中子源（CSNS）是基于强流质子加速器的大科学装置,通过高功率质子束流轰击重金属靶产生高通量中子用于开展中子散射研究,CSNS是世界上第四台、发展中国家第一台脉冲型散裂中子源。CSNS包括高功率强流质子加速器、中子靶站和中子谱仪以及相应的配套设施等。加速器由80 MeV负氢直线加速器、1.6 GeV快循环同步加速器及相应的束流输运线组成。CSNS加速器是我国第一台中高能强流高功率质子加速器,本文将介绍CSNS加速器的设计、关键技术、设备研制以及束流调试过程和其中关键问题。     

探伤加速器可调准直器的设计

本文基于6 MeV探伤加速器设计了照射野可调准直器,其主要由4个具有2自由度的准直块首尾交错布置而成,准直块采用厚43 mm的钨镍铁对无用X射线进行屏蔽。通过控制准直块纵向和横向驱动电机实现准直器开口自动调节,从而实现X射线照射野的自动调节,以满足工业探伤和工业CT对X射线源不同照射野的需求。准直块采用交错式设计实现了准直块排布在同一平面,使准直器结构紧凑,并有效减小了X射线的漏射。     

探伤加速器可调准直器的设计

本文基于6 MeV探伤加速器设计了照射野可调准直器，其主要由4个具有2自由度的准直块首尾交错布置而成，准直块采用厚43 mm的钨镍铁对无用X射线进行屏蔽。通过控制准直块纵向和横向驱动电机实现准直器开口自动调节，从而实现X射线照射野的自动调节，以满足工业探伤和工业CT对X射线源不同照射野的需求。准直块采用交错式设计实现了准直块排布在同一平面，使准直器结构紧凑，并有效减小了X射线的漏射。     

扫描成像用电子直线加速器完成现场验收

正2017年3月,6MeV电子直线加速器经过与探测器的出厂联合调试,即由外触发装置提供的同步脉冲分别触发加速器发出脉冲射线、阵列探测器光信号的采集与转换,通过图像获取软件得到某一时刻不同像素点的灰度值,从而可测量出加速器的单脉冲剂量稳定性、剂量场的初步分布等,为加速器、探测器的现场安装调试提供数据支撑。2017年5月,加速器成套设备,包括固态高压脉冲调制器、恒温水冷机组、X射线机箱等运抵用户现场并完成就位安装。加速器机头准直器为一     

医用直线加速器主要部件对X射线能谱的影响

研究了医用直线加速器的主要部件对X射线能谱的影响。利用蒙特卡罗软件包EGSnrc/BEAMnrc针对Varian600C医用直线加速器,模拟完整及分别去除初级准直器、均整器和次级准直器条件下的相空间文件,通过相空间文件分析程序Beamdp对相空间文件进行分析,分别得到相应条件下的X射线能谱。均整器对能谱的影响非常大,对比于无均整器的情况,有均整器时,平均能量上升了48.9%;但初级准直器、次级准直器对能谱的影响小,平均能量的变化小于1%。在射野内,对比于无均整器的情况,有均整器时,能量注量降低了52.4%,但其空间分布变均匀,非平坦度从15.09%变为1.82%;对比于无初级准直器的情况,有初级准直器时,能量注量上升了1.58%;而对比于无次级准直器的情况,有次级准直器时,能量注量下降了2.00%。均整器对X射线的能谱的影响起主要作用,它能够使X射线的平均能量上升和射野内能量注量的分布变均匀。初级准直器对X射线能谱影响小但对X射线的散射不可忽略,而次级准直器对X射线能谱的影响小而且对X射线的散射作用可以忽略,这些结果对加速器X射线束流模型的建立有一定的参考意义。     

转运通道中燃料组件沸腾传热的试验研究

在压水堆换料过程中,乏燃料组件要通过水下通道完成从反应堆厂房到乏燃料水池的运输。为获得乏燃料组件在换热条件较恶劣的承载器顶角区域的传热特性,开展了试验研究,测量得到了2 400～20 000 W/m~2不同热流密度下承载器顶角区域3根燃料棒顶部的沸腾换热系数,并拟合得到沸腾传热关联式。研究结果可为今后工程应用中评估燃料组件在转运过程中的热工安全状态和表面最高温度提供参考。     

转运通道中燃料组件沸腾传热的试验研究

在压水堆换料过程中，乏燃料组件要通过水下通道完成从反应堆厂房到乏燃料水池的运输。为获得乏燃料组件在换热条件较恶劣的承载器顶角区域的传热特性，开展了试验研究，测量得到了2 400～20 000 W/m²不同热流密度下承载器顶角区域3根燃料棒顶部的沸腾换热系数，并拟合得到沸腾传热关联式。研究结果可为今后工程应用中评估燃料组件在转运过程中的热工安全状态和表面最高温度提供参考。     

大型集装箱检测系统管理站的任务需求分析与结构规划

由加速器周期性产生的Ｘ射线经前准直器成形为扇形脉冲束流，透过集装箱后再经过后准直器进入阵列探测器，再由前置放大器放大成形为电压信号送入采样保持电路，经多路选择器送去变换成为一组数字量，再经过一系列的预处理就可形成一列象素。由于集装箱是载于拖动装置上的，随着拖动装置的运动，这一列列的象素就可组成一幅完整的集装箱透视图，这样的一个完整过程由中心管理站统一控制和同步。本文介绍实时扫描数据获取与处理，并给     

中国散裂中子源直线主副隧道的屏蔽设计

中国散裂中子源(CSNS)的核心部件是一台高能强流质子加速器,其孔道屏蔽是辐射防护设计考虑的重要内容。为确保直线加速器速调管大厅的工作人员辐射安全,本文采用蒙特卡罗程序FLUKA,对直线加速器的主副隧道间屏蔽墙和副隧道上方顶屏蔽的孔道屏蔽效果进行了模拟计算,提出了多种屏蔽优化方案,并按照CSNS工作场所的剂量率限值,分析给出了该处孔道屏蔽结构的优化改进意见。     

基于Web的CSNS控制线缆信息管理系统研制

针对CSNS（中国散裂中子源）数目繁多、关系错综复杂的控制设备和线缆,使用MySQL建立了CSNS加速器控制线缆数据库,并建立了基于Web的CSNS控制线缆信息管理系统。在系统设计中,研究了IRMIS的数据库设计思想,并结合CSNS加速器控制线缆的实际情况,创建了符合CSNS需求的控制线缆数据库模型。该系统为将来CSNS控制设备及线缆的管理和维护提供了极大的便利。     

120MeV电子直线加速器束流准直研究

120 MeV电子直线加速器对于束流发射度有较高的要求,传统的光学准直难以满足需求。本文研究采用基于在线束流准直方法(Beam Based Alignment,BBA)以实现精度更高的准直,获得更好的束流性能。根据加速器结构配置情况,使用消色散校正法(Dispersion-free Steering Algorithm,DFS),对加速器束流匹配传输段在不同束流抖动情况下进行模拟计算。计算结果表明,DFS算法对于120 MeV电子直线加速器装置的束流准直应用效果良好。     

中国散裂中子源靶站冷却水净化系统设计

散裂中子源是由加速器产生高能质子轰击重金属靶产生高通量脉冲中子的科学装置。中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）主要由加速器、靶站和中子谱仪三部分组成。净化系统作为靶站水冷系统的一个组成部分,对CSNS的安全运行起着重要作用。本文主要介绍了CSNS靶站水冷净化系统的工艺流程设计、系统重要参数的确定、系统设备选型、控制仪表和系统布置的特点以及系统各种工况下运行操作方面的设计思路。     

6 MV医用加速器电子对效应的蒙特卡罗模拟研究

以Geant4编程构建6 MV医用加速器机头和照射条件,并通过实测数据比对验证模型的正确性,模拟加速器粒子输运过程,获取不同射野和不同层面的粒子相空间文件,以正电子和湮没光子为指标研究射野及各机头部件对电子对效应产生的影响,模拟电子对效应对加速器射束及水模中剂量沉积的影响。结果表明：射野面积越小,电子对效应产生越多;在靶、均整器及次级准直器处均会有较明显的电子对效应发生,其中次级准直器是主要的发生部件;电子对效应使射束中污染电子增加了约4%,降低了射束的平均能量,使射束粒子分布更加分散,增加了模体表面剂量及射野外剂量。     

散裂中子源质子加速器束流相位和能量测试系统设计探讨

目前中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,简称CSNS)正在进行预研设计.其中的质子加速器是其重要的组成部分.此电子学系统负责取出质子加速器中DTL (Drift Tube Linac)内的束流信号,测试其相位和能量信息,进而反馈给系统以便对束流进行调制.由于处理的信号为经调制的高速脉冲信号(重复频率为352.2MHz,前沿几百ps),幅度较小且动态范围大(20mV～900mVpeak to peak),因此需要通过采用一定的技术来获取高频脉冲信号的相位信息.为验证其中相位测试的基本原理并评估其性能,我们在mtlab下进行了相关的仿真.