MM-2磁镜装置上的电子回旋共振加热实验

在MM-2单磁镜装置上完成了电子回旋共振加热实验。装置中心的磁场强度约为3×10~(-1)T,磁镜比等于2.64:1,磁峰距为60cm,真空室内径为20cm,通过微波辐射耦合到中心平面的真空室而产生等离子体并使之加热。微波功率源是一个振动陀螺仪,它在10ms的脉冲持续时间内产生15MHz频率的30kW的输出功率。当出现反磁性信号时,观察到了硬X射线信号。韧致辐射发射分析表明:热电子温度约为25—30keV,通过多栅能量分析器测得的电子密度约为1.1—3.9×10~(1o)cm~(-3)。     

MM-2磁镜装置上的电子回旋共振加热实验

在MM-2单磁镜装置上完成了电子回旋共振加热实验。装置中心的磁场强度约为3×10~(-1)T,磁镜比等于2.64:1,磁峰距为60cm,真空室内径为20cm,通过微波辐射耦合到中心平面的真空室而产生等离子体并使之加热。微波功率源是一个振动陀螺仪,它在10ms的脉冲持续时间内产生15MHz频率的30kW的输出功率。当出现反磁性信号时,观察到了硬X射线信号。轫致辐射发射分析表明:热电子温度约为25～30keV,通过多栅能量分析器测得的电子密度约为1.1～3.9×10~(10)cm~(-3)。     

球形托卡马克2.45 GHz电子回旋共振预电离的模拟研究

电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance,ECR)预电离对于球形托卡马克的可靠启动有着重要意义。本文建立了球形托卡马克装置的三维模型,采用了多物理场仿真软件COMSOL对该装置内ECR的预电离过程进行了模拟,并在此基础上研究了不同输入功率对功率沉积、电子温度及电子密度的影响效应。研究结果表明,提高输入功率可以大大缩短电子的电离时间,使等离子体电子密度和电子温度的峰值均有较大的提升。但是,过高的输入功率也会使电离产生的等离子体密度过大,入射电磁波难以到达共振区位置,从而降低ECR加热效率。     

电子回旋共振加热波参数控制系统设计

为确保电子回旋系统稳定可靠的运行,基于图形化编程语言LabView设计了电子回旋共振加热波参数控制系统实现对超导磁体电源、阳极电源和灯丝电源的监测和控制,设置电源电压、电流等基本参数;以及在TORAY等计算程序的协同作用下,通过其计算得到的波束入射角度等参数实现对极化器电机的控制,促进等离子体对电子回旋波的吸收。     

在电子回旋工振氢等离子体中负离子的体积产生

研究了用于负离子源的电子回旋共振（ECR）等离子体的产生和控制。为能够得到大直径高密度均匀微波等离子体,提出了一种利用永久磁铁 的新产生方法。利用环形槽缝天线将微波功率发射进具有环状会切或线会切永久磁铁的室内的四周。在那里可将磁场加于局部区域,并且如果满足ECR条件可有效地产生等离子体。在本文中,我们报导了ECR负离子源的结构、ECR等离子体的特性以及从负离子源的观点出发ECR等离子体与DC放电等离子体的比较。     

ECR离子源原理及其磁场分析计算

文章介绍了ECR离子源的发展历史和一般原理;给出了它产生高电荷态离子所必须的工作条件;着重讨论了磁场对源内等离子体性能的影响。基于对CAPRICE源磁镜场及六极约束场的计算,给出了该源磁场较精确的数量概念,这对了解它的磁路结构及磁场场型特点以及各铁元件的功能十分有益。通过对计算数据的分析,发现该源在磁路结构及场型上还有尚待修改的地方。所有这些对我们现有ECR源的调试、运行及局部改进提供了可靠的依据。     

The effects of beam line pressure on the beam quality of an electron cyclotron resonance ion source

The results of a series of measurements studying the possibility to use neutral gas feeding into the beam line as a way to improve the quality of the heavy ion beams produced with an electron cyclotron resonance ion source (ECRIS) are presented. Significant reduction of the beam spot size and emittance can be achieved with this method. The observed effects are presumably due to increased space charge compensation degree of the ion beam in the beam line section between the ion source and the analyzing magnet. This is the region where the neutral gas was injected. It is shown that the effects are independent of the ion source tuning. Transmission measurements through the beam line and K-130 cyclotron have been carried out to study the effects of improved ion beam quality to the transmission efficiency.     

CAPRICE型10GHz ECR源磁场的改进

文章介绍了ＣＡＰＲＩＣＥ型１０ＧＨｚ ＥＣＲ源磁场构形改进，改进后使Ａｒ＾８＋离子束流增强约２０％且注入级和引入级线圈的电功率消耗分别降低１０％和２０％以上。     

Proto-CIRCUS tilted-coil tokamak–torsatron hybrid: Design and construction

We present the field-line modeling, design, and construction of a prototype circular-coil tokamak–torsatron hybrid called Proto-CIRCUS. The device has a major radius R = 16 cm and minor radius a < 5 cm. The six “toroidal field” coils are planar as in a tokamak, but they are tilted. This, combined with induced or driven plasma current, is expected to generate rotational transform, as seen in field-line tracing and equilibrium calculations. The device is expected to operate at lower plasma current than a tokamak of comparable size and magnetic field, which might have interesting implications for disruptions and steady-state operation. Additionally, the toroidal magnetic ripple is less pronounced than in an equivalent tokamak in which the coils are not tilted. The tilted coils are interlocked, resulting in a relatively low aspect ratio, and can be moved, both radially and in tilt angle, between discharges. This capability will be exploited for detailed comparisons between calculations and field-line mapping measurements. Such comparisons will reveal whether this relatively simple concept can generate the expected rotational transform.     

用于质子直线加速器的强流电子回旋共振离子源

研制了一台用于加速器驱动次临界系统 (ADS)的强流电子回旋共振离子源。在 30keV能量下 ,引出的氢离子最大束流达到 1 0 0mA ,质子比好于 85 % ,引出束流密度最高可达 34 0mA/cm2 。初步测定的发射度约为 0 1 1πmm·mrad。已通过了 1 0 0h的连续运行考验。     

ECR离子源微波窗损伤机理研究

强束流下微波窗损坏是限制2.45 GHz电子回旋共振（ECR）离子源寿命的主要原因,为延长离子源使用寿命,对ECR离子源微波窗损伤机理进行了研究。利用有限元软件分别计算了Al₂O₃陶瓷微波窗在微波、等离子体和回流电子束作用下的温度及应力分布。计算结果表明,在微波和等离子体作用下,微波窗边缘处应力最大,在电子束作用下,微波窗中心位置应力最大。增强水冷效果可降低微波和等离子体对微波窗的影响,增加Al₂O₃陶瓷微波窗表面氮化硼（BN）的厚度可降低电子束的影响,从而减少微波窗损坏概率,延长离子源寿命。     

100 MeV强流质子回旋加速器的调试

〗中国原子能科学研究院研制的100 MeV强流质子回旋加速器是国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器,取得了多项先进束流指标。截至2018年底,该加速器完成了分系统、整机调试,开展了多项物理实验,已稳定运行2 000 h以上。本文将重点介绍100 MeV强流质子回旋加速器的调试过程以及调试中所解决的关键技术问题和调试结果。     

硼中子俘获治疗加速器ECR质子源电磁场仿真设计

电子回旋共振(ECR)质子源具有可给流强高、亮度高、可靠性高、使用频率高、易维护、小型化等优点,因而被硼中子俘获治疗(BNCT)装置的直线加速器所采用。本文利用CST软件对2.45 GHz ECR质子源进行优化设计。优化后ECR质子源的等离子体发生器腔体的尺寸为101.12 mm×45.00 mm,给出了脊波导耦合器的最优尺寸参数,使等离子体发生器腔体内电场强度提高为普通波导的4.5倍。通过Opera-3D对ECR质子源的引出电极结构进行了仿真计算,并给出了优化参数。另外,初步设计了质子源的线圈磁铁系统,优化了磁场分布。本文结果为质子源的研制提供了数据。     

70MeV质子加速器产生的白光中子源强度和能谱的计算

用７０ＭｅＶ质子束轰击厚靶可产生白光中子源。选用金属钨作厚靶材料，应用适用于几十ＭｅＶ能区的核反应模型程序计算了中子能谱和角分布。结果表明：７０ｍｅＶ质子束在钨厚靶中终止前有４．６％的质子发生了反应，２００μＡ的７０ＭｅＶ质子束流产生的中子总强度为１．０１×１０１４Ｓ－１，中子平均能量为４．２ＭｅＶ，１０ＭｅＶ以上的中子强度为１．１５×１０１３Ｓ－１，高能中子主要在朝前的小角度区发射。