应用数学与计算机技术：1 基于虚拟仪器的计算机控制系统在300kV负离子注入器中的应用

运用基于TCP/IP协议现场总线技术进行基于虚拟仪器的300kV负离子注入器计算机控制系统应用研究，提高了现有控制系统的智能化水平，同时采用先进的控制技术，根据加速器300kV负离子注入器运行的实际环境，分别从软件工程以及运行数据自动备份、底层PLC关键部分控制硬件以及现场仪器仪表与PLC，PLC与主控制室间数据传输等诸多方面进行综合研究，保证了控制系统的安全性、可靠性和稳定性。     

300 kV加速管研制及应用

300 kV加速管是专为HI-13串列加速器升级工程注入器改造研制的,将原有150 kV注入器台架升级到300 kV电位,为将来串列升级工程中的放射性核束及AMS超灵敏质谱分析提供更高的注入能量.该加速管总长1.256 m(绝缘长1.200 m),采用玻璃环和不锈钢电极片胶粘而成,耐压300 kV.     

北京HI-13串列加速器注入器的升级改造

本文简单介绍了北京HI-13串列加速器注入器升级改造的情况，注入器台架电压由原来的150kV提高到300kV，并成功封接一根300kV、1．2m长的加速管。另增加一套AMS专用注入线，由静电分析器与磁分析器构成能量消色散系统，质量分辨率可达到380以上。     

碳及碳团簇负离子注入硅橡胶细胞相容性研究

通过在GIC4117串列加速器前注入器加装注入靶架以及扫描系统,建立了低能负离子注入平台,实现具有"Charge-up free"优点的负离子以及团簇负离子的注入,从而进行了碳及碳团簇负离子注入硅橡胶细胞相容性研究。水接触角测量表明,随着注入剂量增大到3×1015 cm-2,材料表面的水接触角从108.7°减小到103.1°,表面亲水性得到改善。XPS测试表明,随着注入剂量的增加,样品中碳含量逐渐减小,而氧和氮含量逐渐增加。基于上述结果对负离子注入硅橡胶细胞相容性改善的机制进行了讨论,最后在样品上进行了细胞培养实验。结果表明,负离子注入法是一种简单、有效提升硅橡胶细胞相容性的方法。     

基于虚拟仪器的网络控制系统在加速器中的设计实现

为了提高加速器控制领域的自动化程度,设计并实现了加速器控制领域中基于虚拟仪器的负离子注入器网络控制系统.经过实际运行表明,该系统不仅达到了预期功能指标,而且也为以后系统升级改造提供了良好的可扩充性.     

聚变堆中性束注入系统的电偏转器概念设计

中性束注入是磁约束核聚变研究重要的辅助加热和电流驱动手段.由于负离子源中性束注入系统束能量高、束斑大,电偏转已经成为剩余离子剥离的首选方案,其剩余离子剥离设备被称为电偏转器.电偏转器作为实现束流中性化的核心设备,其性能决定了中性束注入系统的工作效率.本文提出了聚变堆主机关键系统研究中负离子源中性束注入系统电偏转器的概念...     

800keV,8电极负离子束系统的数值计算

高能量、大功率中性束注入是对大型受控核聚变装置进行等离子体加热、无感电流驱动并控制电流分布和点火燃烧温度的主要方法。由于负离子在高能量下仍具有很高的中性转换效率,基于负离子中性转换的方法已成为研制高能中性束注入器的主要手段。为此,我们对800keV、5电极强流负离子束系统进行了数值模拟研究。     

300kV,5电极负离子束系统的数值模拟研究(英文)

根据用于负离子-中性束注入器的强流负离子引出、加速系统的特点,建立了负离子束系统的数值模拟模型和程序,以便辅助该系统的设计。计算了负离子束和伴随引出的电子束在系统电、磁场共同作用下的运动行为,研究了束密度、负离子初始温度和剥离损失及末电极孔位移等相关参数对负离子束光学特性的影响,优化了电、磁场位形。对 300 kV,5 电极负离子束系统的初步优化结果表明:该系统磁场可以在低能下将电子束偏转到作为接收器的引出电极上;设 H-离子在引出区的剥离损失为 20%并且引出的 H-束密度为 21 mA·cm- 时,所有出射小束的均方根散角和 85%束散角分别 2为 0.327°和 0.460°。     

强流负离子束系统中电子偏转磁场分布的计算

在大型受控核聚变装置所要求的高能、大功率负离子-中性束注入器的负离子束系统中,对伴随负离子引出和由负离子剥离产生的电子的有效抑制是提高系统效率的关键之一。通常利用系统的引出电极内埋置的永磁体产生合理的磁场位形将电子在低能下偏转、吸收,而又极小影响负离子束的光学特性。为此,必须计算出磁场分布,进而求得在系统电、磁场综合作用下电子和负离子的轨迹,并通过数值模拟计算优化系统电磁场位形和束光学特性,为辅助设计负离子-中性束注入器的强流负离子束系统提供参考依据。     

射频负离子源关键参数测量系统研制

强流离子源是大功率中性束注入系统的关键部件之一,为了实现中性束注入系统的稳态运行,需要开展射频负离子源的实验研究。射频负离子源的负离子引出电流、引出总电流和引出电子流等关键参数的测量是射频离子源实验理论分析的基础,本系统通过信号调理隔离传输实现射频负离子源关键参数的测量。实验结果表明,系统测量采集数据精准可靠,运行稳定。     

负离子——中性束注入系统发展概况

本文综述了大型和下一代受控核聚变装置对负离了－中性束系统的技术以及负离子－中性束注入器的发展概况２，阐明了所取得的进展和需要进一步解决的物理和技术问题。     

860A型高强度溅射离子源的改进

球面电离器的采用使溅射区域缩小到直径～0.75mm;用3根远离溅射区的瓷柱取代原来绝缘阴极的瓷环,可使溅射电压在10kV以内稳定工作。这些改进措施使860A的部分负离子品种的流强提高了近300％,传输效率得以提高,从而为2×1.7MV串列加速器进行大注量高能离子注入改善了条件。     

负离子束引出与加速系统的数值计算方法

高能量、大功率中性束注入是对大型受控核聚变装置进行等离子体加热和电流驱动的有效手段。因此势必要发展在高能量下仍具有较高中性转换效率的负离子-中性束注入器。 本文根据负离子-中性束注入器中负离子束系统的特点,建立了对该系统进行数值模拟研究的基本数学模型和计算程序。系统中增加了偏转电子的磁场,这种磁场的存在破坏了束的对称性,增加了计算难度。通过数值模拟计算优化系统的电、磁场位形和束光学特性。     

ADS注入器Ⅱ控制系统软件平台设计

加速器驱动的次临界系统(ADS)的强流质子加速器(ADS注入器Ⅱ)主要用于产生连续强流质子束,其控制系统需实现对现场加速器设备的远程参数调节和状态监测。整个控制系统基于分布式控制软件实验物理与工业控制系统(EPICS)架构设计。为实现各子系统软件开发平台之间的数据共享和信息通信,基于EPICS软件架构,采用共享内存、通道访问接口软件、CA Lab等多种方法实现各系统间的数据透明访问,提高了上层控制软件的远程诊断和集成控制能力。结果表明:整个软件平台运行可靠、稳定,完全满足目前注入器Ⅱ的调束和运行要求。     

强流负离子束系统的数值模拟研究

为了辅助设计下一代受控核聚变装置所要求的高能、大功率中性束注入器,我们根据负离子-中性束注入系统的特点,建立了数值模拟负离子束系统的物理模型和计算程序,并进行了数值模拟研究。与数值模拟正离子束系统的物理模型相比,该物理模型包含了更多的物理过程,如需要利用磁场来偏转与负离子一起引出的电子,以提高系统效率;为此就必须考虑等离子体电子横越磁场的扩散并包含由离了源等离子体引出的负离子和电子在电磁场共同作用下的运动行为以及相关等离子体参数对粒子初始发射的影响;也包含了束内部空间电荷非线性力和负离子在输运过程中的剥离损失等物理现象。在进行的数值模拟研究中,对系统的几何尺寸及电磁     

北京HI-13串列加速器20年

文章概要介绍北京HI-13串列加速器投入运行以来的运行以及设备国产化和设备改造情况,内容包括输电梯、电阻分压系统的国产化,加速管、注入器、剂量联锁系统升级改造以及束流管道建设等方面。20多年来,HI-13累计开机8万多小时,供束7万多小时,为300多个研究课题提供了30多种粒子。通过对加速器的技术改造,使加速器保持着稳定良好的运行状态。     

HLS注入系统top-off模式调试与研究

合肥光源(HLS)改造升级后,注入器实现了满能量注入的设计目标,储存环存储束流达到了300mA,同时注入系统采用水平局部凸轨注入系统,具备了top-off模式注入的基本条件。在准备阶段,测量分析了冲击磁铁时间抖动、冲击磁场的不均匀性等参数,并结合现场情况,提出了降低注入系统故障率的有效途径。通过调试与研究,微波功率源以及注入系统采用了预充电模式,储存环采用了逐圈反馈抑制残余振荡,并取得了较好的效果。此外,还分析了top-off模式下,HLS储存环大厅内剂量分布情况,以及降低剂量率的途径。综上所述,HLS已具备top-off模式注入的基础。     

300keV,5电极负离子束系统的数值模拟研究

根据负离子-中性束注入器中强流负离子束引出、加速系统的特点,建立了为辅助设计强流负离子束系统而对其进行数值模拟研究的模型和计算程序,计算了负离子束和伴随引出的电子束在系统电、磁场共同作用下的运动行为,研究了系统束流密度、负离子初始温度以及负离子剥离损失和末电极孔位移等相关参数对负离子束光学特性的影响,并对系统的电、磁场位形进行了优化。对300keV,5电极负离子束系统的初步优化结果表明:该系统磁场可将伴随引出的电子束在低能下偏转到作为电子接收极的引出电极上;对引出流密度为21mA·cm~(-2)的H~-离子束,当H~-离子在引出区的剥离损失为20％时,由系统出射的各小束的均方根角度和85％小束的散角可分别达到0.327°和0.460°。     

基于WinCC的负离子源中性束电源状态监控系统设计

本论文设计了基于WinCC的负离子源中性束注入（NNBI）装置电源监控系统以实现对NNBI运行状态的实时监控。该系统针对多种型号PLC控制器通过单边通信和Modbus通信协议进行系统集成，以WinCC组态软件作为平台开发人机界面，为实验运行人员提供了一个操作方便、交互友好、性能稳定的系统状态监控和诊断手段，为NNBI实验稳定可靠运行提供必需的保障。     

原研在10秒内成功入射高能负离子中性粒子束

【日本《原子能视野》2002年7月刊报道】2002年5月16日,为了大幅度提高负离子中性粒子束入射装置的性能,日本原子能研究所宣布其已在临界等离子体试验装置(JT-60)上、在10s(比以前延长了2倍)内向等离子体中成功连续入射36万eV、2600kW的高能高功率负离子中性粒子束。负离子中性粒子束入射装置已被用于国际热核聚变实验堆(ITER)设计,此次试验成功开辟了该装置连续运行的道路。托卡马克型核聚变装置以JT-60为主体,不但要加热等离子体,而且要产生维持装置连续运行所必需的电流。负离子中性粒子束入射可加速负离子,产生中性粒子束、提高注入…