束流发射度和亮度与束流密度分布的关系

束流发射率和束流亮度是表征加速器束流品质的主要指标。理论和实验研究都已发现,它们与束流空间电荷的非均匀分布有密切关系。     

电子直线加速器中计入纵向与横向耦合效应的束流包络线方程组

一、引言从束流动力学的观点出发,对于粒子束在直线加速器中的运动,有两种主要的分析方法,也即粒子轨迹跟踪法及考察束流包络运动的方法。前者是通过解单粒子运动方程,跟踪大量的单粒子运动轨迹而后进行分析;后者则是通过解束流的包络线方程,根据束流包络的变化来进     

加速器束流发射度测量

一、引言加速器束流发射度是束流本身的一个重要特性参量,它完整地描述了束流的径向性能。发射度的测量,为加速器输出束流的使用提供了确切的依据,特别是对于束流的传输来说,有效发射度及其σ矩阵是计算传输过程中束流包络所必不可少的初始条件。     

FEL中的束流发射度分析

根据自由电子激光器(FEL)对电子束流品质的要求,对束流发射度以及引起束流发射度变化的因素,诸如加速过程中微波场的突变、能量增加、波导结构的尾场效应和传输过程中的空间电荷效应、粒子密度分布的影响及偏转系统中的尾场效应等等,进行了物理上的分析,对其中某些情况,给出了束流发射度变化量的具体估算。     

SSRF直线加速器束流发射度测量

发射度是衡量束流品质的重要参数,随着加速器技术的不断发展,人们对束流品质要求越来越高,特别是对小发射度的测量要求更高的分辨率.本文基于"多次改变聚焦强度法"的发射度测量原理,讨论了上海同步辐射光源装置(SSRF)直线加速器部分测量技术和测量装置,包括薄透镜的合理采用、多点最小二乘法拟合、截面测量靶的选择和测量软件设计等,以提高发射度测量的准确性和可靠性.测量结果的高稳定性与重复性对接下来即将进行的自由电子激光发射度测量有重要的参考意义.     

梯度法对HIRFL束流发射度的测量

利用磁四极透镜和二次发射多丝剖面监测器测量了ＨＩＲＦＬ横向束流（＾１２Ｃ＾６＋）发射度。测量中采用了多次测量和最小二乘法拟合的方法，给出了发射度及其测量误差的计算方法和测量结果。     

纵向高斯型密度分布下电荷束团的自场能与发射度增长

在直线加速器中纵向高斯型密度分布的假定下，推得了纵向高斯型密度分布与横向密度分布分别为均匀型（Ｋ－Ｖ）、水袋型（ＷＢ）、抛物线型（ＰＡ）和高斯型（ＧＡ）相组合情况下的非均匀密度分布的自场能公式及相应的束流发射度增长；并且通过数值计算，给出了束团自场能及发射度随加速器和束团参数变化的图表。     

束流发射度的测量

在束流输运系统中,快速而精确地测定束流的发射度,对于提高束流传输效率、调节并保证束流达到预期的场所,是十分重要的。通常在测定束流发射度时采用移动缝隙法或电磁偏转方法。这些方法不仅需要附加一些较复杂的装置,而且测量时费时费力。特别是这些方法都必须采用缝隙装置,在测量时截留了大部分束流流强,因而必须强迫冷却,而在测量后,这些缝隙装置又带有很强的放射性。除了以上这些问题以外,由于束流在缝隙上的散射,又使测量结果的误差增大。Fermi实验室的E.R.Gray、CERN的G.Baribaud和C.Metzger曾用测量束流剖面的方法来测定束流的发射度。他们测量一段漂移空间内三点的     

用三梯度法测量束流发射度的研究

准确测量发射度对加速器束流的调制和性能的评估极端重要，本文介绍在HIRFL(兰州重离子加速器)现有设备基础上，利用三梯度法测量束流发射度的系统，讨论了测量原理和方法，以及测量中要注意的问题．并对数据的计算处理做了详述。专门设计了一套软件系统，以实现束流发射度、束流剖面等束流参数的实时测量。该系统具有可靠性好、测量直观、测量较准确等优点。     

螺线管透镜像差导致的束流发射度增长研究

螺线管透镜常作为低能束流的聚焦元件,不可避免地具有像差,导致束流发射度增长,降低束流传输效率。本文通过理论推导和计算机模拟,给出了不同束流包络、不同磁感应强度和不同磁场形状的情况下束流经过实际透镜后的发射度增长。结果表明,发射度增长主要与束流包络和磁感应强度有关。但在一定范围内,优化磁场形状也能起到控制发射度增长的作用。     

熔盐堆稳态物理-热工耦合计算研究

采用基于任意三角形网格解析基函数展开法的三维扩散堆芯物理计算和采用并联多通道模型的堆芯热工水力计算,开发了石墨慢化的通道式熔盐堆的物理-热工耦合计算程序。针对美国熔盐堆实验（MSRE）,用橡树岭国家实验室技术报告中的结果验证了程序的正确性,并计算分析了在稳态情况下MSRE堆芯中的三维功率分布、流量分配以及熔盐和石墨的温度分布。     

基于CFD程序的物理热工耦合计算不确定性分析

基于计算流体力学（CFD）程序FLUENT的用户自定义函数（UDF）,耦合中子动力学计算模型、燃料棒热传导计算模型、不确定性分析程序SIMLAB,开发了物理热工耦合计算不确定性分析平台CFD/PFS,并开展了小型自然循环铅基快堆SNCLFR-10的无保护超功率（UTOP）事故的不确定性量化,最后对计算结果进行不确定性分析和敏感性分析。研究表明,CFD/PFS平台的物理热工耦合计算具有良好的可靠性、精确性;总反应性峰值、功率峰值等瞬态安全参数的名义值均处于95/95双侧容忍限值内,且名义值与限值相对偏差小于3.95%;燃料多普勒系数是主要不确定性来源,对反应堆安全影响最大。     

细棒稠密栅格参数优化设计

细棒稠密栅格相对于常规栅格具有一定优越性,燃料棒束按正三角形栅格紧密排列,能提高堆芯燃料所占体积份额,使堆芯具有较高的功率密度。在分析堆芯性能与栅格参数关系的基础上,以ABV-6M反应堆为例,提出堆芯功率密度和冷却剂流速两个目标函数。利用遗传算法对燃料元件的棒径、棒间距进行了多目标优化计算,将优化结果与文献中堆芯参数对比。对比结果表明,细棒稠密栅格对提高堆芯功率密度、改善堆芯性能是有效的。     

高性能轻水堆中子物理-热工水力耦合行为分析

针对1种典型的"三流程"超临界水堆——高性能轻水堆(HPLWR)开发了中子物理-热工水力耦合分析程序,并对其堆芯进行了核热耦合计算。基于该程序开展了传热关系式敏感性研究,得出适用于HPLWR核热耦合的传热关系式,进而对HPLWR进行中子物理-热工水力耦合行为计算,得出了一些关键参数沿轴向的分布规律。结果表明:开发的程序可较好地分析高性能轻水堆的中子物理-热工水力耦合行为。     

稠密栅元内湍流流体的流动传热

本文对稠密栅元内的湍流流动和传热特性进行了分析。首先利用实验数据对计算结果进行了验证,然后分析了Re和P/D等参数对稠密栅元内的摩擦阻力系数和传热系数的影响。Re和P/D均会对稠密栅元内的流动传热特性产生显著影响,但传统的理论模型无法描述P/D对栅元内的摩擦阻力系数和传热系数的影响。P/D=1.03是一临界点,这种条件下的稠密栅元内的流动和传热是最安全的,也是最高效的。此时核反应堆的功率和系统的传热能力可同时达到最大。     

超临界水冷堆耦合条件下水棒热工特性分析

超临界水冷堆中需要单独设计水棒结构,水棒中流过慢化剂水使得堆芯得到充分慢化。本文采用日本设计堆型作为研究对象,自主设计S型、D1型、D2型3种不同水棒结构,并编制物理热工耦合程序,得到不同水棒结构及D2型水棒结构不同内层水棒外边长条件下慢化剂密度、冷却剂和慢化剂的平均密度及功率的轴向分布。结果表明：D2型双层水棒具有更均匀的慢化剂温度分布和轴向功率分布,随着内层水棒外边长的增大,轴向慢化剂密度均值有所提高。     

基于耦合程序的流体瞬变流动水锤现象分析

水锤现象严重威胁系统的安全,而设备的启闭是产生水锤现象的重要因素之一。本文针对并联双泵系统建立耦合程序,计算研究泵启动和阀门关闭时的流体瞬变水锤现象。验证过程证明了耦合程序的正确性,并将三维稳态模型计算结果与实验结果进行了对比,二者符合良好。瞬态分析中,动网格技术成功模拟阀门关闭,并获得了闭合时阀内的重要热工水力参数。通过对比泵启动耦合计算结果与传统RELAP5计算结果可知,耦合程序能正确预测水锤压力波和水锤载荷。耦合分析较一维计算能更直观地展现系统中重要设备内的流体瞬变特性。计算获得的三维瞬态特性能对阀门的设计和优化提供重要的参考。     

新型栅元湍流流动及涡结构数值模拟

本文利用非稳态雷诺平均模拟(URANS)对非均匀壁厚新型栅元中的准周期性大尺度涡结构和湍流流动特性进行了模拟和分析。结果表明:新型栅元的对流换热能力优于传统栅元的;增加周向角可强化涡结构强度;随周向角的增大,新型栅元摩擦阻力系数呈现先减小、后趋于恒定的变化趋势,而传热系数则会在达到极小值后略有上升。     

基于蒙特卡罗方法和CFD方法的物理-热工耦合计算

基于蒙特卡罗中子输运程序MCNP5和商用CFD软件STAR-CCM+的耦合可搭建反应堆高保真多物理耦合计算平台。通过Perl语言以ASCⅡ文本文件方式耦合了MCNP5和STAR-CCM+,利用STAR-CCM+的六面体网格生成模块“trimmer”实现两者在反馈作用强烈的燃料和慢化剂区域一一对应的空间网格划分,而在反馈作用较弱的包壳区域采取体积权重的网格映射方式,在Linux环境下开发了高保真物理-热工耦合稳态分析程序。利用该耦合程序计算了典型压水堆单根燃料棒和3×3带水洞的燃料子组件,数值结果表明,本文建立的耦合方法和模型可用于高保真物理-热工耦合计算。