超级质子-质子对撞机中束流热屏模型的热力学性能分析

束流热屏是高能对撞机的关键部件之一,用于转移管道内同步辐射、镜像电流和电子云引起的热负载,并通过在束流热屏壁面上的排气孔将管道内气体从管道内吸附到真空室壁,保证管道内的真空度。在低温条件下,束流热屏排气孔面积等参数的确定及不同工作温度下束流热屏的真空性能和传热性能优化是束流热屏结构设计的关键问题,也是新一代粒子加速器真空系统设计的难点之一。本文基于ANSYS模拟结果,在确保束流热屏良好传热性能的同时,优化束流热屏的排气孔面积等结构参数,提高束流热屏的排气能力,最终为超级质子 质子对撞机粒子束流的运行提供良好的真空环境。     

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。     

北京正负电子对撞机次级束模拟质子单粒子效应分析

首次从利用高能电子打靶产生的质子进行半导体器件的单粒子效应实验研究的角度分析了北京正负电子对撞机次级束中的质子的能量范围和产额,计算了３种途径下高能电子拓靶产生的质子的能量范围,估算反应截面。     

质子-中子相互作用与壳模型配对近似

质子-中子相互作用和质子-中子配对是原子核结构中有趣的问题。本文指出,经验上由结合能提取的质子-中子相互作用和壳模型计算得到的T=0质子-中子相互作用的计算结果很接近;计算中奇奇核和偶偶核的结合能应该附加一个额外项,这个额外项由质子-中子相互作用给出。自旋平行的质子-中子配对(角动量为9,同位旋为0)在96Cd的01+、21+、41+、61+、121+、141+和161+态以及92Pd原子核的01+和21+态中重要,而传统的SD配对近似对于01+和21+态的描述更合适。     

CYCIAE-100质子束流能量测量的物理计算

正串列加速器升级工程的CYCIAE-100回旋加速器的设计指标之一为质子束流能量达到100MeV以上。为了对该指标进行测量,加速器回旋中心建立了三维水箱系统对质子束的能量进行标定。在标定实验进行前,需对实验过程的重要参数进行模拟计算以保证实验的准确进行。模拟计算主要包括对质子束在水中的射程模拟及对实验中质子在不同材料中的输运过程进行修正。本次标定实验使用的束流管道采用钛膜作为质子出射窗。质子穿过钛窗后进入空气并水平方向入射三维水箱系统。表1列出了质子从束流线     

强流质子加速器的束流损失读出系统的研究

介绍了强流质子加速器束流损失监测系统中束流损失读出系统的研究。束损读出系统硬件使用基于VME总线协议的ADC设备,软件设计采用EPICS控制软件框架。作者编写设备驱动、设备支持、记录支持程序,实现了对硬件的控制和数据的读取,并满足工程要求的性能指标。     

中空六棱柱燃料元件热-力学性能研究

中空六棱柱燃料元件在高温气冷堆方面有广泛应用,为研究中空六棱柱燃料元件的堆内性能,评价其失效概率,针对高温气冷堆用中空六棱柱燃料元件进行了热-力学行为分析,采用多物理场耦合的方法计算了中空六棱柱燃料元件的热-力学行为,分析了中空六棱柱燃料元件在较低中子注量条件下的温度场、变形、应力分布以及失效概率。结果表明,中空六棱柱燃料元件的最高运行温度约为1020 K,SiC基体的最大应力约为107.32 MPa、失效概率为3.52×10?4,SiC基体较低的失效概率保证了燃料元件的结构完整性。在较低中子注量下,中空六棱柱燃料元件的运行温度和应力均较低并且可以保证结构完整,具有良好的堆内运行状态。      

100 MeV质子回旋加速器的束流均匀性诊断

正束流均匀性是辐射生物学效应研究中的重要参数。使用中国原子能科学研究院100 MeV回旋加速器引出的1 Gy剂量的质子,分别照射了EBT3剂量胶片和热释光CTLD-100(LiF:Mg,Ti)探测器阵列,对辐射效应研究实验终端的束流的照射野均匀性进行了诊断。图1为获得的剂量胶片照射野照片以及分析得到的胶片灰度分布二维图,结果表明,在48mm×48 mm范围内,100 MeV质子的均匀性为96.3%。表1列出了分布在53mm×53mm面积上的热释光探测器阵列中各位置热释光片的相对测量值,结果表明,在48mm×48mm范围内,照     

质子静电加速器毫微秒脉冲束流时间特性的监测

本文介绍了质子静电加速器毫微秒脉冲束流时间宽度的一种快速监测方法和一套监测装置的设计、制作和性能指标测试。该装置主要由质子散射金箔靶、快闪灼计数器、零信号抬取筒、快放大器、快定时甄别器、时间一幅度变换器和多道脉冲幅度分析器等组成。该装置用于加速器束流脉冲监测的结果与常规方法的结果吻合。     

强流重离子加速器中由于质子束流损失引起的次级辐射场计算研究

本文利用蒙特卡罗方法计算了强流重离子加速器中质子能量在50 MeV~12GeV能量范围内由于束流损失引起的真空管壁外的次级辐射场,分别就次级粒子的产额、能谱及角分布等方面进行了基本研究。本文的研究结果在束流损失探测器的选择、安装位置以及动态范围的确定上有着重要的参考价值,对于束流损失监测系统的建立有着极为重要的意义。同时,对于加速器的辐射防护问题也有一定的参考价值。     

2.5MeV质子静电加速器lns宽度的脉冲束流测量

本文介绍了2.5MeV质子静电加速器1ns宽度的脉冲束流的一种测量方法和装置,给出了测量结果。该装置由同轴深筒接收靶、t_t≤0.4ns的亚毫微秒脉冲放大器和取样示波器(SQ10)组成。说明了同轴深筒靶的次级发射效应对靶上脉冲波形基本没有影响。     

100 MeV强流回旋加速器质子束流管道的初步设计

作为中国原子能科学研究院四大工程之一的串列加速器升级工程,将成为在我国核科学技术领域开展国防、基础和应用的创新性与先导研究的平台。作为其中的重要组成部分,100MeV强流质子回旋加速器建成后能够提供75～100MeV的质子束流。此回旋加速器建成后,首先利用束流调试管道和束     

透射电离室作为低能质子束流监测器的研究与应用

为有效监测低能质子的束流强度,研制了一种透射型电离室,用于HI-13串列加速器上低能质子束流的监测。研究了它的基本计量学性能,结果表明,各项性能均满足工作级电离室的要求。与传统的侧向束流监测用金硅面垒探测器测量结果相比,基于同向测量的透射电离室作为监测探测器明显优于金硅面垒探测器,提高了测量结果的准确度。     

压水堆吊篮、热屏结构模型在空气中的固有振动试验分析

在模拟压水堆吊篮、热屏结构支承与联接条件的1:10钢模型上,对无热屏的吊篮结构和以三种不同联接方式安装热屏的吊篮结构分别进行梁型振动和壳型振动试验,并测得多阶固有频率和对应的振型。在装有热屏的吊篮结构试验中发现两个现象:①吊篮与热屏之间的弹性联接引起耦合振动。②吊篮与热屏间的上下联接方式使某些固有频率的振型节线发生扭曲。     

14 100MeV强流回旋加速器质子束流管道的初步设计

作为中国原子能科学研究院四大工程之一的串列加速器升级工程，将成为在我国核科学技术领域开展国防、基础和应用的创新性与先导研究的平台。作为其中的重要组成部分，100MeV强流质子回旋加速器建成后能够提供75～100MeV的质子束流。此回旋加速器建成后，首先利用束流调试管道和束流收集器进行加速器调试，然后根据不同应用的要求，将调试好的束流通过ISOL系统质子管道、同位素研制质子管道、准单能中子源质子管道、白光中子源质子管道、生物医学研究质子管道、单粒子效应质子管道等将质子束传输到各终端用户使用。     

基于Geant4模拟的质子治疗束配系统的束流光学设计

质子治疗中为减小对肿瘤周围正常组织的损伤而对病人进行多角度照射时,通常采用旋转机架传输质子束流并且要求束流在旋转机架等中心处形成圆束斑。而同步加速器引出束流具有明显的不对称特点给等中心处圆束斑的实现带来困难。分别针对在旋转机架入口的真空窗处满足圆束流法、等中心处满足圆束流法和不采用圆束流法等三种方案进行了束流光学设计,并利用蒙特卡罗软件Geant4模拟分析不同方案下束流经过旋转机架、治疗头和人体在等中心处形成的束斑。结果表明,三种束流光学设计方案中束流在旋转不同角度情况下在等中心处的束斑均接近圆形,在采用圆束流法的两种方案中实际束流分布与圆束斑的差异相对较小。     

压水堆燃料棒三维热-力学性能的精细模拟

压水堆燃料棒工作在复杂的辐照、热和力学环境中,对其性能进行定量评估涉及多种复杂的物理现象。目前常用的燃料性能分析程序一般对结构采用简化的轴对称假设,对辐照肿胀、辐照蠕变和高温蠕变等物理现象以及辐照-热-力等物理场之间的耦合考虑并不充分。基于ABAQUS有限元求解框架,开发了压水堆燃料棒三维热-力学性能的模拟程序,利用程序对压水堆燃料棒进行了稳态分析,以及升功率和反应性引入事故两种瞬态分析。结果表明:辐照引起燃料致密化和肿胀对燃料温度变化有重要影响;芯块应变增加主要是由裂变产物肿胀引起的;芯块几何结构导致包壳应力集中发生在芯块间的交界面处;燃料棒功率的急剧变化会加快芯块表面破裂的进程;反应性引入事故会导致芯块从内部开始破裂,并会引发芯块-包壳的接触。     

基于100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器的束流切割器研制

通过理论分析和仿真模拟对中国原子能科学研究院一台100 MeV强流质子回旋加速器的束流切割器进行了优化设计,并同时研制出两套束流切割器进行实测对比,选定最佳方案。该切割器波形选择为回旋加速器高频频率的16分频28 MHz正弦波,具有结构紧凑体积小、螺旋谐振器Q相对较高、加载切割电压较高且功率损耗低、无需水冷等特点,同时配套研制了一套开口形状为正方形的选束狭缝装置。最后在实验终端成功获得了能量为100 MeV、重复频率为56 MHz的脉冲质子束。该切束器的成功研制不仅满足了核数据测量的应用需求,还极大地推动了回旋加速器束流脉冲化技术的发展。     

偏心束流运动的分析

一、偏心束流的横向运动这里将分别讨论在漂移和加速过程中,相干和非相干横向运动,即电荷中心和单粒子的横向运动。1.非极端相对论漂移过程偏心束