小型粒子加速器人身安全联锁系统设计与实现

20世纪30年代以来,世界上运行中的粒子加速器已超过3万台,其中用于科研的大型粒子加速器有200台左右。粒子加速器在运行过程中会产生对人体有害的电离辐射,为保障工作人员在联锁控制区内的人身辐射安全,避免出现辐照事故,需建立一套人身安全联锁系统。本文利用全硬件、模块化的设计思想,基于PLC、置换型机械联锁钥匙、自主研制的急停/巡更装置及摄像监控等一系列硬件设备,专门为小型粒子加速器研制了人身安全联锁系统。该系统在加速器驱动的次临界系统(ADS)注入器Ⅰ和中国科学院高能物理研究所(IHEP)加速器电子标定束线装置两个项目中至今运行稳定可靠,并可推广应用于工业辐照装置。     

关于粒子加速器人身辐射安全联锁系统设计原则的建议

本文讨论了在粒子加速器上的联锁系统设计中应遵循的一些原则,其中建立隔离区、“失效导致安全(Fail-safe)”,使用“硬件”、“多重联锁”、设置急停开关等是最重要的。     

北京正负电子对撞机人身安全联锁系统的改进

本文介绍北京正负电子对撞机人身安全联锁系统的改进，主要叙述了人身安全联锁的要求和新系统方案的确定，改进后的新系统不仅提高可靠性，增强了系统的可维护性及信息传递的准确性，还实现了人身安全联锁系统与中央联锁系统的联网通讯。     

直线超导加速器安全联锁系统设计

为避免人员误入辐射区域造成人身伤害事故,建立了一套安全联锁系统.本文阐述了安全联锁系统的设备组成和信号联锁功能,基于西门子故障安全型PLC模块,保证控制系统安全可靠、稳定性好、操作简便,确保加速器运行前后及运行过程中相关人员的辐射安全.安全联锁系统已开发完成,进行了总体联调与测试,达到了设计要求.     

基于EPICS的粒子加速器辐射安全联锁PLC系统设计

粒子加速器是一种研究粒子结构的高能物理研究装置,在加速器调试和运行过程中,会形成瞬发辐射,一套稳定可靠的辐射安全联锁系统是粒子加速器保护人员安全的必备设施.本文以高能同步辐射光源为例,介绍了一种基于EPICS的辐射安全联锁系统,该系统以横河PLC作为联锁控制器,可以保证系统的稳定可靠和可扩展性;用加速器控制行业十分流行...     

HLS200MeV电子直线加速器的联锁装置

介绍ＨＬＳ２００ＭｅＶ电子直线加速器上所用的联锁保护系统，该联锁装置由联锁控制器，事故保护控制器和主控制盘组成。其中电子枪的触发采用双通道保护，其响应时间〈３０ｍｓ。     

粒子加速器的回顾与展望

在回顾 2 0世纪加速器能量提高和技术的发展的基础上 ,展望了粒子加速器向高能量前沿、高亮度前沿、实际应用以及新原理、新技术的发展。     

粒子加速器中高频产生X射线的防护

对粒子加速器的高频设备(如速调管)和加速腔,除了要防护微波的洩漏外,还必须防护高频产生的x射线。速调管是通过电子束与高频场的相互作用,将电子束的直流能量转换为高频能量的装置,速调管中电子束在高频场的作用下受到速度调制,从而激起更强的高频振荡,并通过波导管将高频能量馈送至加速腔,以加速带电粒子。而电子束的剩余能量则在它轰击收集极时,绝大部分转化为热能,极少部分因轫致辐射转化为辐射能。     

重离子加速器地面模拟单粒子效应

宇宙射线中的高能离子与物质相互作用，沿其路径将产生高密度的电离原子和电子的等离子体，通常它们通过再复合而消失。但在半导体器件中，在Ｐ－ｎ结局部电场的作用下，可以将电子和空穴在他们完全复合之前把他们分开，于是产生一个电流脉冲。如果被收集的电荷大于电路状...     

加速器屏蔽室入口安全系统的设计

为进一步确保辐照过程中人员的人身安全,对辐照加速器小车系统迷宫入口设计一种光电联锁系统。该光电联锁系统根据小车具体结构采用28组光电开关多点分布组合设计,设置于辐照加速器屏蔽室入口处,具有检测到非特定特征小车或物体进入屏蔽室时发出报警信号的功能。为辐射、化学危害,核能利用等提供有力的安全保障和技术支持,对设备的操作便捷性、场地安全性有重要指导意义。     

锦屏深地强流高压加速器控制系统的研制

本文介绍了锦屏深地强流高压加速器自动控制系统的基本结构、控制软件和安全联锁设计,阐述了该加速器在运行过程中高压打火产生的强干扰影响控制系统和相关设备的正常运行及在调试和实验过程中遇到的问题。通过分析原因,采取各种保护措施提高控制系统的抗干扰能力,确保控制系统和设备运行的稳定性。     

中国粒子加速器的发展现状和趋势

我国的粒子加速器近20年来发展迅速,在加速器不同的类型、规模和应用方向上全面向世界先进水平靠近。本文以几个主要加速器研究或应用方向如先进光源、强流质子-重离子加速器、粒子对撞机、民生应用型加速器为主线,介绍其中几台典型装置的建设和发展,以及它们在国际上的地位和在相应学科研究中所发挥的作用。同时,也介绍我国在加速器物理和技术方面的快速进步,这些进步不仅对已经建造和正在建造的大型加速器装置是个极为重要的支持,也是加速器学科的自身发展,并为未来更先进的加速器装置的发展提供了可能性。本文对我国未来若干年的加速器事业发展作了展望,期望我国的加速器在10年后将全面处于国际先进水平,同时也对我国在激光等离子体尾场加速领域近些年来的飞速发展作一个简单评述。     

FELiChEM联锁系统的设计

联锁系统是加速器装置的重要组成部分,用于保护设备和人员的安全。本文基于EPICS设计FELiChEM联锁系统,该系统由硬件联锁系统和软件联锁系统两部分组成,硬件联锁系统又分为机器保护系统(MPS)和人身安全保护系统(PPS)。硬件联锁系统的架构分为IOC层、Profinet IO控制层和Profinet IO设备层。每层均可进行冗余配置,而各层之间相互独立。原型样机的测试显示,硬件联锁系统的响应时间为2.144ms,远好于100ms的设计需求。软件联锁系统的设计采用联锁程序与配置文件分离的方式。测试表明,软件联锁逻辑完全由配置文件确定,具有非常好的灵活性。     

加速器驱动次临界堆的安全和控制特性初步研究

加速器驱动次临界反应堆的结构特点使其安全和控制特性有别于临界反应堆。本工作使用数值计算和仿真运行方法,驱动堆的安全和控制特性进行了初步研究。结果表明：驱动堆不易发生瞬发临界,其安全特性优于临界堆,次临界度越深,安全性越好;驱动堆控制回路具有小的时间常数和超调量,调整时间短,控制特性亦优于临界堆。     

用于粒子加速器位置监测的静力水准系统与线位置探测器的比对研究

本文搭建了一套由温湿度传感器、激光位移传感器、高精度位移平台组成的实验系统。采用控制变量法,分别以环境因素及位移为变量,对固定在同一位移平台的静力水准系统(HLS)与线位置探测器(WPS)进行两组实验。实验结果表明：温度是影响HLS测量精度的主要因素,通过温度补偿,可得到较为精确的结果;湿度变化改变张紧线的下垂量,从而影响WPS的测量精度。在环境稳定的情况下,WPS与HLS对同一点的测量结果差值的均方根误差最大为0.003 37 mm,在误差允许范围内,因此两者可组合使用。     

大型加速器控制中模式管理器的开发及应用

本工作从加速器控制系统的软件设计角度提出并开发了一种管理加速器运行模式和数据的方法,即加速器模式管理器(model manager)。该软件利用Oracle数据库作为加速器运行模式及数据的存储平台,能够绘制和比较加速器各种模式的多种函数曲线,且提供在线模拟运行加速器的功能,为大型加速器的调试提供方便。该系统已成功用于LCLS加速器。     

用于粒子加速器位置监测的线位置探测器静态特性的标定

本文介绍了一种线位置探测器(WPS)静态特性标定的方法。建立了一套由激光位移传感器、水平与垂直调节平台组成的静态特性标定系统。在垂直和水平两个方向对WPS的测量静态特性进行了研究。在WPS的测量范围内,以步长0.1 mm进行位移量输入,满量程观察了WPS的输出位移量。对输入输出数据进行了拟合,得到WPS灵敏度以及均方根误差。输入步长分别设为5、2和1 μm,考查输出量变化可得到仪器的分辨率。实验结果表明：垂直方向灵敏度K_V不低于-1.005 02,均方根误差为0.002 4 mm,分辨率达2 μm。水平方向灵敏度K_H不低于-1.001 55,均方根误差为0.002 1 mm,分辨率同样达2 μm。该WPS灵敏度、均方根误差和分辨率均达到了监测所需的精度。     

加速器隧道控制网变形可监测性及稳定性分析

加速器隧道控制网复测数据处理方法中变形点判定缺乏理论依据,存在弃用稳定点、纳入变形点、难以判断整体变形等方面的不足。依据三维控制网变形可监测性理论,推导了灵敏度椭球元素的表达式,对直线形和环形两种典型加速器隧道控制网的变形可监测性进行了分析。结果表明,两种控制网在竖向的灵敏度低于水平方向的灵敏度,直线形控制网两端控制点的灵敏度低于中间控制点的灵敏度,环形控制网中各控制点的灵敏度基本一致。依据三维控制网稳定性分析理论,优选整体稳定性检验和平均间隙法,以上海光源2016、2017年的实测数据为例进行稳定性分析,结果表明,稳定性从强到弱依次为地面点、外墙点、锯齿墙点和支柱点。该结果有助于控制网变形规律的准确分析,并更好地指导元件调整。