紧凑型中高能同步加速器的物理设计

本文采用束流光学匹配软件优化组合磁铁布局得到一种紧凑型的同步加速器。该加速器具有周长短、磁铁孔径小、束流品质高等优点。注入和引出设计是此同步加速器的关键点,基于Matlab/AT开发了模拟软件,模拟研究注入和引出相关束流动力学问题。研究结果表明,该同步加速器束流品质优、注入效率高、引出束流损失低。该同步加速器可满足航天、材料和生物等多方面研究。     

碳剥离膜的厚度对电荷态分布的影响

在SSC加速器的前束流输运线上探索碳剥离膜的厚度对被剥离后束流电荷态分布的影响,是本实验的目的。因为作为SSC的注入器,我们回旋加速器束流的引出能量较高,因此碳剥离膜的平衡厚度要求大大超过一般用在串列静电加速器头部所使用的碳膜厚度,有人曾用公式x(μg/cm~2)=5.9285+22.386w-1.1292w~2来估计碳膜的平衡厚度与能量之间的关系,误差范围为100％。式中,w以MeV/A为单位。为了研究碳剥离膜的厚度对束流电荷分布的影响我们进行了如下实验。     

100 MeV强流质子回旋加速器剥离靶驱动控制系统研制

100 MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)加速负氢离子,引出系统为电荷交换方式的双向剥离引出系统,剥离靶是引出系统的核心装置。剥离靶系统四维联动定位精度要求高。为满足剥离靶驱动控制系统要求,采用了PLC控制驱动电路,读取位置反馈信号,对运动控制形成负反馈闭环的控制方法,实现了引出系统的各项运动控制要求并达到了设计指标。经调试,该加速器于2014年7月首次成功引出75~100 MeV质子束流,引出效率达99%以上。剥离靶驱动控制系统经加工调试,满足引出系统的各项技术要求,目前已投入运行2 a,可靠性得到了验证。     

13 100MeV回旋加速器剥离引出系统研制

100MeV回旋加速器加速H^-离子，要求引出束流能量为75～100MeV、束流强度为200μA的质子束流，因此决定采用剥离引出。本工作依据100MeV主磁场数据和平衡轨道数据，通过理论研究，计算100MeV回旋加速器不同能量束流引出剥离点的位置；着重计算分析70～100MeV能量的束流剥离引出的光学特性；通过理论计算确定剥离膜各项参数；完成剥离靶及其伺服驱动装置的设计；对真空系统、控制系统等相关专业提出明确的工艺流程和技术要求。最终确定100MeV强流质子回旋加速器双向引出系统初步设计。     

20～100 MeV紧凑型回旋加速器轴向注入系统实验台架的物理设计

建立 2 0～ 1 0 0MeV紧凑型回旋加速器轴向注入系统实验台架 ,用以进行提高回旋加速器的注入流强与效率的实验研究。在该实验台架的物理设计与元件设计中 ,主要考虑H- 束从离子源引出后传输到回旋加速器中心区的输运线元件选用、物理参数匹配计算、物理元件设计等问题。设计对象是2 2MeV和 70MeV回旋加速器的轴向注入系统 ,并将两者的布局、元件及几何尺寸、物理参数的选取统一 ,以便于实验台架的建立 ,从而形成适应性强的强流回旋加速器轴向注入系统。整个系统只需做少量调整就可满足能量为 2 0～ 1 0 0MeV的回旋加速器注入要求。     

回旋加速器中心区实验装置剥离引出计算分析

改进了30 MeV回旋加速器剥离引出程序CYCTRS,计算了10 MeV回旋加速器不同能量束流引出剥离点的位置,着重计算分析了10 MeV能量点的束流剥离引出的光学特性,为设计加工束流引出系统提供了重要的参数依据。 10 MeV回旋加速器加速H-离子,采用剥离引出。该加速器将主要用于强流加速     

用于硼中子俘获治疗的强流质子回旋加速器中心区结构优化设计

中国原子能科学研究院目前正在研制用于硼中子俘获治疗（BNCT）的强流质子回旋加速器,该加速器设计引出能量14 MeV、质子束流强大于1 mA。相比引出流强为400 μA的PET回旋加速器,BNCT强流质子回旋加速器对中心区相位接收度和轴向聚焦的要求更高。为实现mA量级的束流的加速和引出,BNCT强流质子回旋加速器采取了增加负氢束流注入能量、增大磁铁镶条孔径、使用用于增大Dee盒头部张角的阶梯状结构及调整加速间隙的入口和出口高度等一系列中心区结构优化设计,有效地提高了中心区的相位接收度,改善了轴向电聚焦。在新的离子源注入能量下通过数值计算得到实测场下的轴向电聚焦和间隙高度的关系,选取合适的间隙高度获得最佳的轴向聚焦,从而确定了mA量级束流的注入和加速的中心区结构。同时在设计中考虑空间电荷效应的影响,计算了不同流强下的束流尺寸变化。中心区结构在实测磁场下的优化设计计算结果表明,BNCT强流质子回旋加速器中心区的束流对中好于0.5 mm,相位接收度大于40°,中心区最高可接收流强3 mA。目前,新的中心区结构已进入机械加工阶段。     

SSC-LINAC离子源气阀控制系统设计

气阀是离子源的关键组件之一,目前气阀多采用电动方式调节进气量,而气阀控制系统的性能则直接影响束流的品质。正在建造中的SSC直线加速器(SSC-LINAC)离子源采用了先进的蒸发冷却技术,该离子源要求采用电机调节两个气阀的开度,实现位置的精准控制,且精度与可靠性均要高,稳定性要好。本文采用伺服电机为该离子源设计了具备精准位置控制的控制系统,目前已通过3个月的现场连续运行考验,运行良好,精准位置精度可达0.3°。     

HIRFL-CSR注入引出KICKER磁铁

以难度最大的快引出ＫＩＣＫＥＲ磁铁为例,介绍了兰州重离子加速器冷却储存环注入引出ＫＩＣＫＥＲ磁铁和电源设计的基本概念和所达到的指标。     

兰州重离子研究装置建设进展

近一年来,由两台回旋加速器组成的兰州重离子加速器系统的建设,取得了较好的进展。注入器已基本建成,正在进行调束;主加速器主体已完成总装,进行了真空试验和高频试验,并且开始了等时性磁场垫补测量;束流运输系统和注入引出等系统,也取得了新进展。本文在过去报道的基础上,着重介绍近一年来的新进展。     

The control system for SSRF injection and extraction

This paper introduces the injection and extraction control system design for SSRF,which is a distributed control system aimed at stability and reliability of the pulse power supplies,PPS(Personnel Protection System)and MPS(Machine Protection System).The hardware environment is mainly based on PLC(Programmable Logic Con- troller),and ARM(Advanced RISC Machine)is also applied for studying stability of the power supplies.WinCC and EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)have been selected as the platforms of SCADA(Super- visory Control and Data Acquisition).For unifying the interfacing to the control computer,all front-end equipments are connected via Industrial Ethemet.     

The development of data acquisition and control system for extraction power supply of prototype RF ion source

A 16 kV/20 A power supply was developed for the extraction grid of prototype radio frequency (RF) ion source of neutral beam injector.To acquire the state signals of extraction grid power supply (EGPS) and control the operation of the EGPS,a data acquisition and control system has been developed.This system mainly consists of interlock protection circuit board,photoelectric conversion circuit,optical fibers,industrial compact peripheral component interconnect (CPCI) computer and host computer.The human machine interface of host computer delivers commands and data to program of the CPCI computer,as well as offers a convenient client for setting parameters and displaying EGPS status.The CPCI computer acquires the status of the power supply.The system can turn-off the EGPS quickly when the faults of EGPS occur.The system has been applied to the EGPS of prototype RF ion source.Test results show that the data acquisition and control system for the EGPS can meet the requirements of the operation of prototype RF ion source.     

Kicker磁铁电源控制系统设计

兰州重离子加速器冷却储存环包含多个注入和引出环节,其中较为关键的是CSRm的引出和CSRe的注入系统,其时间控制精度直接影响束流的注入引出效率。本文采用先进的ARM+FPGA技术实现对踢轨电源系统的精确控制,其时间控制精度达ns量级。ARM主要实现控制数据的下载与上传,踢轨系统的控制时序主要通过FPGA编程完成。远程时序控制信号均通过光纤传输,同时对踢轨电源的电压给定采用数字电位器技术实现,给定精度达0.1%。     

用于辐射源针孔成像的计算机辅助准直系统

建立了用于射线针孔成像的计算机辅助厚针孔对心系统.该系统由两台激光经纬仪及调节架、一台数字摄像机(DV)、一台便携计算机及一套专门开发的软件构成,具有辅助聚焦、辅助建立光轴、检验对心效果以及记录对心参数的功能,可缩短对心时间,提高对心精度.介绍了系统的数据处理方法及准直判据.     

基于EPICS的上海光源注入引出远控系统

基于EPICS的应用开发,实现了上海光源注入引出系统的远程控制。介绍了控制系统的硬件结构及其工作原理,阐述了远程控制系统的组成及其设计方法。运行结果表明,控制精度高、占用资源少、灵敏度高、工作稳定可靠,满足了控制功能的需求。     

上海EBIT动态控制电路设计

通过对上海EBIT装置离子注入引出系统的分析,采用FPGA为控制逻辑单元来设计EBIT装置的动态控制电路,实现了对EBIT装置中离子“注入-引出-电离”的动态控制。上海EBIT动态控制系统包括了基于FPGA的控制电路的设计和用户控制界面的设计。采用FPGA来设计EBIT动态控制系统,提高系统的控制速度和精度。     

Counter Comment to Dr. Kuznietz for his Comments

A differential-difference equation model is introduced which can describe the dynamics of any type of extractor, whether, mixer settler, pulsed column or rapid contactor.

The differential or difference equation models used by several investigators prove to be particular cases of this model. From the results calculated by this model, it is shown that there exist an optimal stage and an optimal component for monitoring the performance in the control of extractors.

A computer control system for the solvent extraction step of the Purex process is devised with use made of a generalized version of the classical cascade control law, which the authors have named the Multivariate Cascade Control Law.

This law can easily be extended for application to the control of the Purex process as a whole.     

1BP钚在线测量装置的研制及应用

为满足热实验在线监测的需要,根据热室工艺设备台架及热室的具体情况,设计加工安装了一套1BP钚在线测量装置,该在线测量装置主要由探测系统、光路系统、样品流通池系统和控制及数据处理系统组成。采用C语言开发了控制及数据处理程序,应用无线模块使仪器和计算机之间实现无线信号传输及远程控制和数据处理。采用Pu标准溶液刻度仪器,建立了1BP溶液中钚在线分析方法。工作曲线的线性范围为0.1～5.0 g/L,R²=0.999。用该测量装置测量0.5 g/L的Pu标准溶液,结果的相对标准偏差为0.67%。该测量装置的热实验应用结果表明,其可实时监测工艺运行状况,监测结果可用于指导各相液流配比的调节。     

CPR1000机组低压安注泵流量校核试验不满足准则时的分析

中国改进型三环路压水堆（CPR1000）低压安注系统（LHSI）泵流量校核试验不满足验收准则时,需要对管路系统中的限流孔板进行调整。通过工程流体力学计算分析,可以得到各种条件下限流孔板的调整方法。应用该分析方法,可以准确地得到满足LHSI运行要求的限流孔板尺寸。该分析方法有效地解决了在低压安注泵流量校核试验不满足准则要求时,如何对管路系统中限流孔板进行更换的问题。      

土壤硝酸盐中15N同位素测定前处理自动化辅助装置设计和验证

随着稳定同位素质谱技术在土壤氮循环研究中的广泛应用,氮稳定同位素分析对样品前处理方法提出了更高要求,而合适的样品处理方法是确保分析结果准确可靠的关键。设计开发1种适用于土壤微量硝酸盐中氮稳定同位素分析前处理辅助装置,将基于光电感应装置的自动进样系统与注液、抽真空-气体置换系统相融合,将原前处理方法中液体试剂注入,反应体系抽真空及氦气置换等人为操作过程改为自动化处理环节。系统测试结果表明:该套辅助装置具有良好的自动抽真空、注气和加液重复性。装置抽真空系统的真空度绝对误差可控制在0.5 Pa以内,气体注入体积绝对误差可控制在0.2 mL以内,而注液系统的注液体积绝对误差也可控制在0.1 mL以内,变异系数(CV)均小于1%。使用标准参比样品测试整套系统的准确度和精密度,所有测试样品均获得了较好的准确度和精密度,CV<1%。研制的装置结合痕量气体预浓缩装置—稳定同位素质谱(PreCon-IRMS)联用仪,可以建立方便快捷的低样品量下硝酸盐中15 N同位素质谱检测方法,可为土壤氮循环过程研究提供关键技术支撑。