17 高俘获效率电子直线加速器的设计研究

加速管是加速器设计的核心部分。常规设计加速器的俘获效率只能达50％左右，1/2的电子都损失在加速管内，丢失的电子会轰击加速管管壁，产生轫致辐射、腔体发热量增加、真空变坏等许多负面影响。采用等梯度加速结构，相速沿加速管呈线性增加，调整相速变化规律及加速管腔体的尺寸参数，设计的加速管最终俘获效率提高到90％以上，同时平均加速梯度没有因此降低，加速管总长度未增加。     

加速器驱动次临界核能系统超导质子直线加速器设计研究(英文)

加速器驱动次临界核能系统(ADS)是下一代能源的首选方向。它能有效地利用铀和钍资源,嬗变长寿命高放射性废物和提高核安全水平。ADS加速器应能提供几十兆瓦质子束。超导直线加速器(SCL)效率高,束流损失少,是ADS加速器的最佳选择。它由一系列超导加速腔组成。利用电磁场计算确定腔的形状,利用粒子动力学计算确定SCL的主要参数。     

加速器驱动次临界核能系统高功率质子直线加速器概念研究(英文)

加速器驱动次临界核能系统(ADS)是下一代能源的首选方向。它能有效地利用铀和钍资源,嬗变长寿命高放射性废物和提高核安全水平。ADS加速器应能提供几十兆瓦质子束。超导直线加速器(SCL)效率高,束流损失少,是ADS加速器的最佳选择。作者介绍的ADD加速器由5 MV射频四极加速器,100 MV独立调相超导腔加速器和1 GV椭圆超导腔加速器组成。确定了加速结构和主要参数,考虑了研究和发展计划。     

9MeV行波电子直线加速器加速管的物理设计

海关大型货物在线检测用加速器采用４ＭＷ速调管作为微波功率源,保证加速管入口功率可达３．５ＭＷ、工作频率为２８５６ＭＨｚ;以行波方式加速电子,聚束器俘获效率大于８０％;加速管全长约２２０ｃｍ;电子能量设置９、６ＭｅＶ两档,对应的额定脉冲束流强度理论设计值分别为１７０和３００ｍＡ。本文给出了纵向粒子动力学、盘荷波导的尺寸及加速管的工作特性等方面的计算结果。     

9MeV无损探伤电子直线加速器微波系统研制

微波系统是无损探伤加速器的重要部件之一,它产生频率2 998 MHz、脉冲功率2.6 MW的射频信号,并经传输波导馈入加速管,在加速管内形成驻波电磁场,加速电子到能量9 MeV。 为了保证磁控管稳定工作和运行,采用高功率四端环行器隔离加速管的反射,采用紧凑型定向耦合器分别对入射与反射的射频信号取样,监测功率电平、频率与微波包络波形,同时为自动频率控制装置提供鉴相信号,使磁控管工作频率自动跟踪加速管的谐振频率,从而获得稳定的能量与最大剂量率输出。波导系统充入0.18 MPa的六氟化硫,防止射频电击穿,提高系统运行的稳定性。该系统提供…     

边耦合腔直线加速器的冷却结构设计与热分析

采用理论计算与ANSYS仿真相结合的方法,针对一种工作频率为975MHz,平均电场强度为3.7MV/m,加速质子能量范围从80MeV至300MeV的边耦合腔直线加速器的加速腔,进行了散热结构的设计。通过理论计算确定了冷却结构的基本尺寸,然后采用ANSYS进行了热-结构-高频多场耦合仿真。得到了该冷却结构下的频移为-0.427MHz,频移对温度的敏感度为9.93kHz/℃,均处于可控范围内。该设计方法和流程可用于其他类型的谐振腔冷却结构的设计。     

加速器驱动的放射性洁净核能系统

叙述了核能发展到的主要问题，介绍了国内外对加速器驱动的放射性洁净核能系统的研究计划、特别阐述了钍资源在这一领域中的应用。     

北京质子直线加速器的束流测量探头

本文介绍了北京质子直线加速器的束流测量探头如荧光靶探头,束流变压器,发射度测量探头,束流截面测量探头,能散度测量探头,法拉第筒,减能器等的作用,机械结构及加工工艺。     

强流质子直线加速器中束晕现象研究

从束流包络方程与单粒子运动方程联立模型出发，考虑了纵向能量方程的耦合，研究了强流质子直线加速器中的束晕现象。采用相交间的Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法和实空间Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法，研究了周期聚焦系统失配的情况下束晕的形成以及加速对束晕形成的影响。     

BEPCⅡ直线加速器束流能量反馈系统设计

为满足BEPCⅡ储存环对注入束流的要求,BEPCⅡ直线加速器末增设了束流能量反馈系统。该系统由束流能量在线测量单元,图形界面应用软件和相控执行单元构成。束流能量测量单元使用3个BPM对束流能量进行在线非阻拦式测量,测量结果实行人机交互与控制逻辑输出,相控执行单元使用消除回程差的控制方法。该系统束流中心能量调节频率为2 Hz,注入速率波动小于10m A/min,束流中心能量稳定度不大于±0.1%。     

加速器驱动先进核能系统及其研究进展

针对现有商业反应堆核燃料利用效率低和乏燃料安全处置难等问题,中国科学院原创性地提出了加速器驱动先进核能系统（ADANES）的概念。对ADANES进行了初步物理研究,对超导直线加速器、高功率散裂靶、堆芯结构材料、乏燃料处理和新型燃料制备等进行了大规模前期计算与关键参数实验,论证了系统的可行性。目前,加速器驱动嬗变研究装置已得到“十二五”国家重大科技基础设施的支持,计划于2019年动工。     

150 MeV加速器驱动的反应堆系统固态金属靶优化研究

对150MeV加速器驱动的反应堆系统的固态靶进行了优化，就靶的几何设计、靶中泄漏中子产额、泄漏中子能谱及靶中能量沉积问题进行了研究。提出了钨饼与水组成的组合靶的概念，在中子产额影响较小的情况下，较好地解决了固态靶散热问题。     

加速器驱动次临界系统的中高能质子轰击厚靶中子学实验研究

利用俄罗斯杜布纳联合核子研究所的高能加速器进行加速器驱动次临界系统 (ADS)靶区中子学研究。用 0 .5 33、1 .0、3.7和 7 4GeV质子轰击U(Pb)、Pb和Hg靶的测量结果表明 :U(Pb)和Pb与Hg靶的中子产额比分别为 ( 2 0 1± 0 1 0 )和 ( 1 76± 0 33) ,从获得较强中子的角度看 ,Hg作为ADS靶是不利的 ;沿厚 2 0cm靶的中子产额随入射质子穿透深度增大而下降 ,质子能量越低 ,中子产额下降越快 ,为在较大厚度范围内获得较均匀的中子场 ,质子能量不应低于 1GeV ;不同能量质子产生的次级中子能谱相近 ,但随质子能量提高 ,较高能量中子的比例逐渐增大。     

Research Project on Accelerator-driven Subcritical System Using FFAG Accelerator and Kyoto University Critical Assembly

The Research Reactor Institute of Kyoto University started the KART (Kumatori Accelerator-driven Reactor Test facility) project in fiscal year 2002 under the Contract with the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology of Japan. The purpose of this research project is to demonstrate the basic feasibility of accelerator-driven system (ADS), studying the effect of incident neutron energy on the effective multiplication factor in a subcritical nuclear fuel system. For this purpose, a variable-energy FFAG (Fixed Field Alternating Gradient) accelerator complex is constructed and coupled with the Kyoto University Critical Assembly (KUCA). This paper presents the present status of the project and some of the results from the task performed up to Fiscal Year 2005.     

漂移管直线加速器加速电场分布及稳定性调谐研究

漂移管直线加速器(DTL)加工和安装的误差会导致腔内加速电场分布偏离设计值。为了补偿该偏差,通常在腔内安装调谐装置。同时,在腔内引入耦合杆周期结构,通过调节耦合杆与漂移管之间的间隙,可提高DTL腔内加速电场的稳定性。本文基于高频谐振腔理论和小球拉线测量技术,搭建了一套高精度电场测量系统。结合仿真模拟和实验,实现了中国散裂中子源(CSNS)DTL的加速电场和稳定性调谐,使得腔内实际加速电场分布与设计值相对偏差小于2%,谐振频率和电场稳定性均达到设计指标。     

针对车载D-D加速器中子源的紧凑、轻量化屏蔽材料优化设计研究

为减小D-D加速器中子源的体积和质量,本文结合遗传算法和MCNP程序建立了一种针对快中子的优化设计紧凑、轻量化屏蔽材料的方法。基于此方法,设计得到了一系列材料样本,采用MCNP程序模拟了各材料对D-D中子的屏蔽性能,并与传统材料PB202、PE-30%B、M-L1、M-L2进行了对比。为直观比较屏蔽材料的性能,假设加速器生物屏蔽体为同轴渐缩圆柱体结构,对不同材料所需体积及质量进行了对比,结果显示,SDGa性能较好,可同时满足紧凑化与轻量化的需求。同时,对SDG3和SDG3*辐照1000 h后的活化伽马剂量率进行了评估,结果显示其活化影响可忽略。     

共面栅碲锌镉探测器读出电路设计及性能研究

为有效读出共面栅碲锌镉(CPG-CZT)探测器的核脉冲信号,本文结合CPG-CZT探测器工作原理及国内外研究,设计了可用于CPG-CZT探测器的读出电路,主要包括高压偏置电路、前置放大电路、增益调节及减法电路。为研究读出电路性能,本文测试了各单元电路的性能及探测系统能量分辨率随偏置电压、增益调节电路中两路信号的相对增益G的变化规律。结果表明：高压偏置电路两路输出偏压与输入偏置电压的相关系数R²均为0.998;前置放大电路输出噪声为5 mV;增益调节及减法电路输出信号噪声为10 mV;输入偏置电压、相对增益G的变化均会影响探测系统能量分辨率,当偏置电压为-1650 V、相对增益G为0.7时对¹³⁷Cs源产生的γ射线能量分辨率最佳,可达3.65%,且无明显拖尾现象。     

射频四极场加速器低能强束流传输注入系统的实验研究

对加速器驱动的次临界系统（ADS）的射频四极场（RFQ）加速器的低能强流束流传输系统进行实验研究,给出了在强流离子束束腰附近测量束流参数的方法,并测量了强流质子注入系统在RFQ入口处的束流参数。目前,该系统已成功地应用于强流射频四极场质子加速器中。