合肥光源的新高频腔阻抗谱计算

用电磁场计算软件MAFIA，在时域和频域两种情况下，对高频腔的耦合阻抗及电子束在此结构中产生的尾场进行了计算。结果表明，新高频腔里存在较强的高次模，需要采取措施加以抑制。     

上海光源2998 MHz加速管波导耦合器的设计

上海同步辐射光源(SSRF, Shanghai Synchrotron Radiation Facility)直线加速器采用2998 MHz的加速管,这种加速管在结构形式上虽然与SLAC型2856 MHz加速管相似,但在尺寸上略有差异,需要重新计算.本文采用与实际调试加速管时相同的三频法、有限差分分析软件Superfish和HFSS对2998 MHz加速管耦合器进行物理设计,为实际工程设计提供指导.物理设计与实验测试结果非常吻合.     

400 kV强流中子发生器的物理设计

对400 kV强流中子发生器进行了物理设计。采用Poisson/Superfish软件对中子发生器高压电极和加速管的电场分布进行了模拟,结果显示,各关键区域的空间电场最大值远低于击穿电场限值。以强流束旁轴包络方程为基本模型,发展了强流束传输系统束包络的计算机模拟程序IONB1.0,模拟了中子发生器传输系统中40 mA的D束流包络。结果显示,设计方案中所采取的两间隙高梯度加速结构有较强的聚焦性能,能有效抵消强流束空间电荷效应造成的束流发散,加速管出口处的束包络半径约3 cm,由加速管出口处的空间电荷透镜和三重四极磁透镜组成的传输系统能将束流聚焦在约140 cm处的靶上,且束斑直径小于2 cm。     

RFQ加速器的电磁场研究(英文)

使用SUPERFISH和MAFIA对射频四极加速器RFQ的加速腔完成了二维和三维电磁场计算。计算内容包括了加速器上的调谐器、耦合腔、真空接口和端部结构。其设计原则是尽可能地保持电场的纵向分布和四极截止频率保持不变。     

14MeV医用同源双模中能电子直线加速管的研制

医用同源双模中能电子直线加速管是影像引导放射治疗技术(Image Guide Radiation Therapy,IGRT)中的核心部件,为确保放射治疗直线加速器能够提供稳定和高品质的成像射束、双光子模式治疗射束以及多档电子射束,上海联影医疗科技有限公司研制了基于一种新型的能量开关技术的14 Me V医用双模驻波加速管。采用束流动力学程序Parmela对加速管整管的横向聚焦和纵向聚束进行了动力学设计分析,为优化加速管腔体几何结构提供了指标要求,最终利用电磁场仿真软件Superfish及CST(Computer Simulation Technology)优化腔体结构设计并得到了最优的微波参数。模拟计算结果表明,该加速管总长1.3 m,采用边耦合双周期?/2驻波结构,工作频率2.998 GHz,其输出束流能量可以实现多档可调,成像模式可输出低于3 MV的光子,治疗束可输出具有6 MV和10 MV两档的光子及4档能量电子束(最高能量可达14 Me V)。完成加工后,冷测结果与设计值符合得比较好,下一步将进行高功率微波老练。     

注入聚束腔的离子束的能量分散对直线加速器输出束流波形的影响

一、理论分析众所周知,在质子直线加速器前常用聚束腔来提高加速器的捕获效率。从聚束腔至加速器入口有一段聚束漂移空间,如图1所示。     

476MHz次谐波聚束腔的研制

介绍了上海自由电子激光用户装置高亮度注入器上的４７６ＭＨｚ次谐波聚束腔的物理设计，结构，加工，微波测量和试验情况，实际测量结果符合设计计算值。     

600kV强流毫微秒脉冲加速器中的前切割与后聚束系统

介绍了６００ｋＶ强流微秒脉冲加速器中束流脉冲化系统的物理设计、工艺结构特点、粒子动力学计算、聚束腔的静态特性调整与测量、高频功率发射系统以及载束实验结果。     

上海同步辐射装置次谐波聚束腔中二次电子倍增效应的模拟

上海光源直线加速器采用一个次谐波聚束腔组成预注入器[1],其性能的稳定性和可靠性直接关系到电子束流的品质.二次电子倍增效应是其不稳定性的原因之一,为考察其中的二次电子倍增效应,将上海光源次谐波聚束腔与最普通的重入式谐振腔进行对比.结果表明,在实际使用的工作范围内,优化次谐波腔形状可有效抑制其中的二次电子倍增效应.进一步的考察表明,腔体结构的圆滑设计是抑制二次电子倍增的原因.     

C波段6 MeV轴耦合驻波加速管的研制

为发展紧凑型电子直线加速器,本文研制了一支C波段轴耦合驻波加速管。该加速管包括3个聚束腔单元和9个均匀加速腔单元,总长度约284 mm。根据射频相位聚焦原理进行了初步物理设计,并对整管腔链进行等效电路分析及仿真优化,从而确定了尺寸参数,最后进行了冷测调配及高功率出束实验。基于该流程研发了C波段驻波加速管,其工作频率为5 713.6 MHz,束流能量可达6 MeV,脉冲流强为84.5 mA。     

SFC轴向注入线上的线性聚束器

ＳＦＣ轴向注入线采用了一个双间隙漂移管式聚束器和一个单间隙栅网型聚束器，分别采用三角波和锯齿波的聚束波形。采用充放电式的高频电压发生器可以得到要求的聚束电压。     

有限差分方法下组件通量精细分布重构方法

为准确处理中子探测器的响应,对于扩散差分计算得出的通量分布也有必要进行组件通量精细分布重构,二维双二次样条函数是最理想、方便的选择。给出了实现的具体方法和公式。此方法可适应任何通量分布形状、任意网格划分,并在组件边缘保证中子流连续。     

核电厂大型组合结构的有限元抗震分析方法研究

在现代核电站抗震设计中,有限元法是各类相关设备抗震分析与评价的重要数值仿真工具。对于形状复杂、部件众多的大型组合结构,采用整体三维建模的有限元模型通常需要很大的存储和计算规模,超出现有的计算条件。因此需要首先研究组合结构各个部件的动力学特性,从而建立合理的三维简化力学模型,并以该模型为基础进行有限元数值仿真。本文以某地车-吊车组合结构为例,给出此类大型组合结构的抗震分析方法,并将等效静力法与反应谱法相结合,对该结构进行分析,最后根据相关法规对各子结构进行评价,以确保总体组合结构在极限安全地震条件下能够保持结构完整性。     

放射性气体在介质中扩散的有限差分计算与模拟

放射性气体的屏蔽是辐射防护领域的一个热点,而研究放射性气体在不同介质中的扩散行为是这项研究工作的关键。放射性气体在介质中扩散行为的数学解析计算过程较为复杂。本文首先阐述了放射性气体在介质中的扩散模型,然后将低浓度侧边界外推,再先后讨论了显式与隐式有限差分法的计算方法,最后通过数值计算实验和模拟应用试验考察,讨论了它们的误差与在现实应用的可行性与精度。在进一步的研究之后,可以应用数值法代替传统的解析法模拟计算相关的放射性气体在介质中扩散的扩散行为,从而提高计算效率。     

SFEL高亮度注入器的设计和粒子动力学特性

使用国际通用程序ＥＴＰ，ＰＡＲＭＥＬＡ和自编程序ＰＬＳ－ＩＭ－６０等对高亮度注入器作了详细的优化设计和粒子动力学数值模拟，注入器出口的电子束品质的主要参数为：能量３．５ＭｅＶ，能散２％（６２％电子）微脉冲束团相宽～４ｐｓ（６２％电子）在第一根加速管出口的电子品质的主要参数为：能量３３ＭｅＶ，能散０．３％（６２％电子）微脉冲峰值电流～８０Ａ，束团相宽３ｐｓ（６２％电子）束归一化发射度２０－３０πｍｍ     

花岗岩体单裂隙中核素迁移数学模型：Ⅲ.扩散模型及其有限单 …

以北京市阳坊地区地表新鲜花岗岩为实验介质,在含有天然裂隙面切割的花岗岩柱中进行了核素扩散实验。考虑了花岗基质扩散、裂隙表面吸附和基质吸附等因素对核素扩散的影响,着重探讨了花岗岩基质扩散对核素在裂隙中迁移的影响。建立了相应的二维扩散数学模型,运用有限单元法求得其数值解。     

弥散核燃料等效辐照肿胀计算模拟

本文将弥散核燃料芯体看作一种特殊的颗粒复合材料,利用细观计算力学的方法,假设燃料颗粒在芯体中周期性分布,建立了对芯体等效辐照肿胀进行计算模拟的有限元模型。考虑颗粒的辐照肿胀和基体材料的辐照硬化效应,分别建立了燃料颗粒和基体材料的应力更新算法,编制了用户材料子程序,在Abaqus软件中实现了芯体等效辐照肿胀的有限元模拟。计算分析了颗粒大小和体积含量对芯体等效辐照肿胀的影响,并得到了等效辐照肿胀的拟合公式。研究结果表明,影响芯体等效辐照肿胀的主要因素是颗粒的辐照肿胀和体积含量。     

A New Mixed Method with Finite Difference and Finite Element Method for Neutron Diffusion Calculation

A new method for obtaining three-dimensional neutron flux distribution in a reactor has been developed by taking into account the fact that the X-Y planar geometry is generally complex but the geometry along Z-axis is simple. In this method, the finite element method is applied to the X-Y plane calculation and the finite difference method to the Z-axis. For solving a three-dimensional neutron diffusion equation, these two methods are iterated successively until a consistency of the leakage coefficients is attained between the two. The present method is embodied as a computer program FEDM for FACOM M200 computer. With this program, a three-dimensional diffusion calculation was performed for comparing some numerical results with those by a conventional standard computer code ADC. The comparison has shown that they agree well with each other. Computing time required for this problem by the FEDM was shorter than that by the ADC for obtaining same accuracy on the eigenvalue. To indicate usefulness of this method, a demonstration calculation for a reactor with a complex geometry was performed, which was a difficult case to calculate with a conventional finite difference code.     

Simulation of a Single Bubble Rising with Hybrid Particle-Mesh Method

A computational study of the dynamics on a gas bubble rising in a viscous liquid by a hybrid particle-mesh method is presented. The hybrid particle-mesh method has been developed for the simulation of a two-phase flow. One phase is represented by moving particles and the other phase is defined on a stationary mesh. The flow field is discretized by conservative finite volume approximation on the stationary mesh, and the interface is automatically captured by the distribution of particles moving through the stationary mesh. The moving particles are calculated by Moving Particle Semi-implicit (MPS) method. The effect of surface tension is evaluated by the continuum surface force model. In this study, we simulate the motion of a gas bubble rising in a viscous liquid. The buoyancy driven motion of the bubble in a wide range of flow regimes is simulated successfully by the present method. The deforming interface of the bubble is captured effectively by the moving particles although significant density and viscosity differences exist. By comparing the simulation results with experimental ones, we approve the possibility of applying the hybrid method to the two-phase flow with particles representing the gas phase and mesh representing the liquid phase.