CIAE’CRM脉冲化注入线中束流的耦合效应

中国原子能科学研究院将基于强流回旋加速器综合试验装置——10MeV中心区实验台架（CRAM）新建1条注入能量为40keV的脉冲化注入线,进行脉冲化实验研究。根据脉冲化的具体要求,束流切割器将使用频率2．2MHz的正弦波,由切割器切割后产生的脉冲重复频率为4．4MHz,可接受的脉冲宽度为7ns,相对应的相宽为士3°@2．2MHz。束流切割器将会导致束流的纵向一横向的耦合,同时螺线管透镜会导致束流在横向产生x-y之间的耦合。     

4.5MV静电加速器离子聚束电路的设计

在加速器中产生脉冲中子源需要对离子源脉冲化。采用10MHz聚束和2.5MHz扫描频率，通过在交叉场分析器设置直流偏置电压和变频切割电压，改变离子束脉冲频率，使之从2.5MHz到39KHz可调。本文介绍了脉冲频率可调，幅度可调的脉冲化电路的改进设计及初步实验结果，并给出功放热设计参考。     

功率射频研究试验系统研究进展

高功率射频技术是强流加速器技术的基础。建立高功率射频研究实验系统,为的是进行高功率射频元件、射频材料和射频测量技术研究,解决强流加速器射频系统的关键技术与设备,推动强流加速器的发展。 射频研究试验系统主要由稳定射频激励源、速调管放大器、高压脉冲调制器、水冷系统、波导传输系统、大功率测量装置和低功率监控装置组成。 系统的方案设计已完成。现已完成了稳定射频激励源设计。该激励源由稳频信号源和固态功率放大器组成。工作频率2856MHz,8h内的频率稳定度5×10-7,输出脉冲功率大于350W,脉冲宽度18μs,脉冲重复频率450～650Hz。射频激励源已按设计要求外协加工。     

强流溅射源负离子出束实验研究

在离子源实验台架上，利用200型强流溅射离子源进行8种元素的负离子出束实验研究。这些负离子对应元素的电子亲合势大部分接近或小于零，负离子难以形成。实验中尝试使用不同的靶材料和辅助气体产生负离子，以提高负离子束的束流强度。     

北京脉冲低能正电子束流装置研究

脉冲低能正电子束流主要利用慢正电子束流的单色性及能量连续可调等特点研究缺陷在材料表面或近表面不同深度的分布信息。脉冲低能正电子束流利用微束团化装置获得起始时间信号。微束团化系统由斩波器、预聚束器、聚束器构成，可将随时间连续分布的慢正电子束流转化为频率为37．4725MHz、脉冲宽度200-300ps的脉冲束流。聚束器为2／4N轴谐振器，谐振频率为149．89MHz，     

强流ECR离子源研究进展

研制了一台用于强流质子加速器的强流ECR离子源,建立了无油、大抽速的离子源实验台架,解决了微波功率馈送、放电室结构、高压打火和微波窗板损坏等问题,特别是对影响离子源寿命的窗板问题,做了独创性的改进,有效地解决了窗板容易损坏的难题,获得了很好的结果。离子源的引出能量达到70 keV,最大引出束流100mA,质子比好于80％,归一化rms发射度小于0.2π mm·mrad,离子源通过了12 h连续运行的可靠性考验。另外,设计加工了用于低能束流传输段的螺旋管透镜,设计加工了束流脉冲化装置,下一步将开展低能离子束的传输特性及脉冲化研究。     

束流脉冲化系统中切割器的高频匹配设计

束流脉冲化作为加速器工程的一个重要组成部分,在核物理基础研究和核数据测量等方面有重要应用。按照课题需求,束流切割器将使用中心频率为2．2MHz,电压幅度为6kV的正弦波。本文介绍切割器的高频匹配设计和实验验证,并提出改进方案。     

CPNG脉冲化装置的研制

本文介绍了为CIAE600kV ns脉冲中子发生器研制的强流ns脉冲化装置和达到的技术指标。其平均流强≥30μA，束宽为1.0ns。     

100 MeV回旋加速器中心区实验台架上离子源磁铁布局设计

为逐步研究掌握强流负氢离子源技术，“十一五”期间，将完成15-20mA强流负氢多峰离子源的技术研究设计。为此目的，在原有离子源以及参考TRIUMF离子源的基础上，重新设计了1台离子源。本文主要介绍其磁铁的布局设计。     

过电离层核爆电磁脉冲信号模拟源的实现

设计一种数字式核爆电磁脉冲信号源模拟装置。大气层核爆电磁脉冲纵向传输经过电离层后的信号属于瞬态脉冲信号,频率范围为30 MHz～300 MHz,因为电离层对电磁脉冲信号的色散特性,脉冲信号高频部分出现的时刻早于低频部分出现的时刻。基于DSP+DDS数字电路实现了30 MHz～300 MHz频率色散瞬态脉冲信号的输出,其输出频率的最小控制周期为4 ns,幅值可调、波形规则、可靠性高、调试方便,实验证明模拟信号反映了大气层核爆电磁脉冲信号过电离层后的主要特征。     

强流短脉冲电子直线加速器的研究

建造了一台小型的强流短脉冲电子直綫加速器,設計能量可调范围为7—14兆电子伏,重复频率为50次/秒,經过了总体安装、联合调試,在束脉冲寬度为10毫微秒条件下,已經得到了大于3安培的束流。     

负氢离子源控制系统

控制系统对于加速器的整体运行起着至关重要的作用,本文介绍一新离子源实验台架的控制系统,它是在中国原子能科学研究院原有10mA离子源基础上建立起来的负氢离子源,目标是实现束流流强15~20mA。     

MHz重复频率双脉冲高压实验研究

介绍了在小型电子直线感应加速器（Mini-LIA）平台上利用两套相同的单脉冲高压功率系统通过脉冲汇流装置获得MHz重复频率双脉冲高压的实验结果。实验结果表明双脉冲高压间隔百纳秒至微秒可调,验证了通过汇流装置可获得百纳秒间隔多脉冲高压。     

负氢离子的产生机制及注入技术的研究

为了推动强流回旋加速器技术的发展,强流负氢离子的产生与高效率的注入是应首先解决的关键问题。此课题从2001年开始,在原有轴向注入试验台架的基础上进行技术改造,包括系统的束流动力学计算、关键结构的重新设计、供电系统更新改造、束流测量设备的完善及加艳条件的出束试验等,计划用两年的时间使负氢离子束流达到10mA以上,并使束流品质有明显改善。 2001年,回旋加速器工程组围绕这一任务,有计划地完成了如下工作。 1）在不同弧状态下,对引出电极的结构、引出束流的特性进行了研究,并进行了优化,基本确定了合理的结构方案;     

铅基快堆自然循环实验台架比例分析方法研究

铅基快堆具有良好的自然循环能力，研究其自然循环特性对提高反应堆固有安全性具有重要价值，而比例分析方法是建立合理可行铅基快堆自然循环实验台架的理论基础。本文通过无量纲化典型自然循环铅基快堆一回路系统的流体控制方程，确定主要的无量纲相似准则群；基于所构建的无量纲相似准则数对小型自然循环铅基快堆SNCLFR-10开展比例分析，获得双环路单相自然循环实验台架的几何和热工水力设计参数；对比分析额定工况下SNCLFR-10和缩比实验台架的关键热工水力参数，开展铅基快堆自然循环实验台架比例分析方法验证。研究结果表明，SNCLFR-10和缩比台架的关键热工参数模拟结果比值与理论推导比例关系吻合良好，建立的铅基快堆自然循环实验台架比例分析方法合理可行。      

100 MeV回旋加速器中心区实验台架主磁铁的测磁仪和磁场测量与垫补

100MeV回旋加速器中心区实验台架是用于加速负氢离子的紧凑型回旋加速器装置，它的中心平面磁场分布范围跨度较大，要求作为检测磁场分布和磁场垫补惟一手段的磁场测量应具有很高的精度、稳定性和重复性。     

强流相对论性电子束二极管的实验研究

强流相对论性电子束加速器上二极管的作用是将脉冲电磁能转变成电子束的能量。电子束的发射和聚焦过程是在二极管里完成的。本文介绍了我们在二极管实验研究中得到的部分结果。     

基于100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器的束流切割器研制

通过理论分析和仿真模拟对中国原子能科学研究院一台100 MeV强流质子回旋加速器的束流切割器进行了优化设计,并同时研制出两套束流切割器进行实测对比,选定最佳方案。该切割器波形选择为回旋加速器高频频率的16分频28 MHz正弦波,具有结构紧凑体积小、螺旋谐振器Q相对较高、加载切割电压较高且功率损耗低、无需水冷等特点,同时配套研制了一套开口形状为正方形的选束狭缝装置。最后在实验终端成功获得了能量为100 MeV、重复频率为56 MHz的脉冲质子束。该切束器的成功研制不仅满足了核数据测量的应用需求,还极大地推动了回旋加速器束流脉冲化技术的发展。     

强流RFQ注入系统研制

本文介绍研制的强流RFQ注入系统。系统包括强流离子源、聚焦透镜、束流切割器等,注入系统在RFQ入口处形成了束流能量75keV、流强42mA、α参数为1．79、β参数为0．0596mm／mrad、束流脉冲频率1-100Hz、束流占空比1％-100％、发射度小于95．2πc mm mrad的质子束,可满足强流RFQ对束流注入品质的要求。     

新型单道脉冲幅度分析电路设计

为将某一幅度的核辐射探测器模拟脉冲信号转为数字逻辑信号以供后续电路记录和处理,本文在研究普通单道脉冲幅度分析器电路的时序逻辑的基础上,利用较少集成芯片设计了一种新型的单道脉冲幅度分析器电路,并且进行了电路实验验证。实际实验结果表明,该电路不仅可以实现单道脉冲幅度分析器的功能,且能够在输入正弦脉冲信号频率达1.1 MHz时正常工作。