HI-13串列加速器升级工程进展与现状

中国原子能科学研究院的"HI-13串列加速器升级工程"是在现有的HI-13串列加速器的基础上,前端新建一台100 MeV、200 μA紧凑型质子回旋加速器(CYCIAE-100)和质量分辨为20000的在线同位素分离器(ISOL),后端新建一台能量增益为2 MeV/q的超导直线增能器(SCB),形成一加速器组合装置.各加速器可单独使用,也可联合使用.回旋加速器单独使用时主要用于中子物理、辐射物理、生物医学的研究及同位素研发.联合使用时,回旋加速器的质子束将用于轰击靶源,产生放射性同位素束,经在线同位素分离器后注入串列加速器加速,为用户提供放射性核素束流.     

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。     

中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行

中国散裂中子源（CSNS）是基于强流质子加速器的大科学装置,通过高功率质子束流轰击重金属靶产生高通量中子用于开展中子散射研究,CSNS是世界上第四台、发展中国家第一台脉冲型散裂中子源。CSNS包括高功率强流质子加速器、中子靶站和中子谱仪以及相应的配套设施等。加速器由80 MeV负氢直线加速器、1.6 GeV快循环同步加速器及相应的束流输运线组成。CSNS加速器是我国第一台中高能强流高功率质子加速器,本文将介绍CSNS加速器的设计、关键技术、设备研制以及束流调试过程和其中关键问题。     

中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行

中国散裂中子源(CSNS)是基于强流质子加速器的大科学装置,通过高功率质子束流轰击重金属靶产生高通量中子用于开展中子散射研究,CSNS是世界上第四台、发展中国家第一台脉冲型散裂中子源。CSNS包括高功率强流质子加速器、中子靶站和中子谱仪以及相应的配套设施等。加速器由80 MeV负氢直线加速器、1.6 GeV快循环同步加速器及相应的束流输运线组成。CSNS加速器是我国第一台中高能强流高功率质子加速器,本文将介绍CSNS加速器的设计、关键技术、设备研制以及束流调试过程和其中关键问题。     

串列升级工程在线同位素分离器（BRISOL）配电系统设计

在线同位素分离器是串列升级工程的子项目,它利用回旋加速器产生的质子束打靶产生放射性核素,对束流进行分析后供物理用户使用。本年度完成了其配电系统的设计。     

BRIF—ISOL靶源区材料活化估算

串列升级工程在线同位素分离器（BRIF—ISOL）的靶源区，回旋加速器产生的高能强流质子打靶时，产生大量的中子，靶周围的材料活化比较严重。对各种可能选用的材料，受中子活化的程度进行了估算，为设计材料的选择提供参考。     

2 用于放射性核束设施驱动加速器的100MeV强流H^-回旋加速器

北京放射性核束装置，简称为BRIF，是一个新的基于放射性核束装置的加速器工程。该工程由以下几个部分组成：100MeV回旋加速器、在线同位素分离系统、现有的串列加速器注入器改造、超导直线增能器、各种不同的物理实验终端和一个同位素生产研究靶站。作为驱动加速器，100MeV的H^-回旋加速器能够提供75～100MeV、200～500μA以上的质子束流。对于最终能量不高于100MeV，束流强度低于lmA的回旋加速器，选择紧凑型磁铁，采用加速H^-、剥离引出的技术路径，将使得加速器结构更小，也更便宜。     

100 MeV回旋加速器实现双向同时引出质子束流

正中国原子能科学研究院研制的100 MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)引出的质子能量范围为75～100 MeV、质子束流的最高流强为200μA。CYCIAE-100在南北对称的两个方向各安装了一套剥离靶引出系统,引出方式为双向剥离引出。2014年,完成了第一套北向剥离靶系统的安装调试,首次获得100 MeV引出质子束流。2015年,完成了第二套剥离靶系统的安装调试。目前,CYCIAE-100在两个方向均可连续引出75～100 MeV的质子束流,并且完成了单粒子效应和中子物理等许多实验任务。2017年,工程部技术人员经过反复尝试和实验,CYCIAE-100成     

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     

Bubble Production and Evolution in Stainless Steel Irradiated With Protons

北京HI-13串列加速器升级工程（BRIF）由100MeV回旋加速器、在线同位素分离系统（ISOL）和超导直线增能器（SCLB）组成。它以原有的HI-13串列加速器为基础。其中，100MeV回旋加速器是工程中的一个主要组成部分，高流强（≥200μA）、紧凑型结构是其主要特点。通用工程包括电源、水冷、真空、束流诊断和计算机控制等。     

CYCIAE-100剥离靶换靶试验

串列加速器升级工程正在研制的100MeV强流负氢回旋加速器采用剥离引出的方式引出能量为75～100MeV的强流质子束。剥离引出系统采用双内杆对称剥离引出方式,可在对称两个方向分别为各终端引出束流。剥离靶作为剥离引出系统的最为关键的设备,也是最为复杂的设备。     

230 MeV束流输运系统研制进展

<正>中国原子能科学研究院回旋加速器研究设计中心正研制一套质子治疗加速器及后端系统,其中后端系统主要由质子束流输运系统、治疗头、旋转机架、治疗床及病人定位系统等构成。质子束流输运系统的主要功能是根据病灶的尺寸和位置,利用降能器和能量选择系统调整加速器引出的质子能量,并通过四极透镜等元器件控制束斑     

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     

BRIF—ISOL靶源系统处理方案的优化设计

BRIF—ISOL是正在开展的串列加速器升级工程上一个非常重要的部分。该系统是利用回旋加速器产生的100MeV质子束打靶产生放射性同位素，在线分离进入实验终端或者注入现存的串列加速器。由于高能量质子束的打靶，ISOL靶源系统存在活化严重、放射性水平高的问题。另一方面，系统中靶源需要经常更换。所以，一个稳定可靠的遥控操作系统或者是安全屏蔽状况下的现场操作系统设计是必需的。     

CYCIAE-30医用回旋加速器束流输运系统升级改造

在中国原子能科学研究院CYCIAE－30医用回旋加速器现有的束流输运系统的基础上，根据气体靶生产新品种医用同位素的技术要求，用TRACE－3D对束流输运系统的升级改造方案进行设计，包括束流线的总体布局和光学设计。根据束流光学设计的结果，〖JP3〗设计了新增束流线的磁四极透镜和偏转磁铁。     

100 MeV回旋加速器的高功率质子束流线研制

为调试100 MeV回旋加速器高功率束流及放射性同位素研制,设计了一条高功率质子束流线及可插拔式高功率束流调试靶。研究了100 MeV回旋加速器引出区色散效应及剥离膜的散射效应,从而优化了光学模拟的初始参数,使得模拟结果更加精确。高功率束流调试靶设计为可插拔式以代替常用固定式调试靶,该靶插入束流管道中时可进行高功率质子束流调试,在拔出时,质子束流可直接轰击束流线终端的靶站以生产放射性同位素。优化了高功率束流调试靶的水冷结构,确保调试靶可承受500 μA以上的质子束流。经调试,该束流线可传输最高流强520 μA的质子束流。     

100 MeV回旋加速器的高功率质子束流线研制

为调试100 MeV回旋加速器高功率束流及放射性同位素研制,设计了一条高功率质子束流线及可插拔式高功率束流调试靶。研究了100 MeV回旋加速器引出区色散效应及剥离膜的散射效应,从而优化了光学模拟的初始参数,使得模拟结果更加精确。高功率束流调试靶设计为可插拔式以代替常用固定式调试靶,该靶插入束流管道中时可进行高功率质子束流调试,在拔出时,质子束流可直接轰击束流线终端的靶站以生产放射性同位素。优化了高功率束流调试靶的水冷结构,确保调试靶可承受500μA以上的质子束流。经调试,该束流线可传输最高流强520μA的质子束流。     

串列升级工程ISOL的放射性气体收集系统的设计

中国原子能科学研究院的串列加速器升级工程将利用新建的1台100MeV回旋加速器作为驱动加速器，通过新建的在线同位素分离器，在线产生要求的放射性核束，将其注入HI-13串列加速器中加速后进行各种物理实验研究。ISOL工作时，靶源系统会产生很多放射性核素，     

强流回旋加速器综合实验装置的剥离引出实验

CYCIAE一100中心区试验台架为中国原子能科学研究院串列升级技术部建成的1台10MeV紧凑型强流回旋加速器,加速H-离子,剥离引出质子束。目前,该加速器正在进行束流调试工作。在束流调试阶段,安装了剥离膜,进行了束流的引出调试实验。     

100MeV回旋加速器通用工程初步设计

北京HI-13串列加速器升级工程(BRIF)由100MeV回旋加速器、在线同位素分离系统(ISOL)和超导直线增能器(SCLB)组成。它以原有的HI-13串列加速器为基础。其中,100MeV回旋加速器是工程中的一个主要组成部分,高流强(≥200μA)、紧凑型结构是其主要特点。通用工程包括电源、水冷、真空、束流诊断和计算机控制等。1)100MeV回旋加速器、ISOL系统和物理实验终端将置于一新建筑中,需1套功率为1500kV·A左右的电源系统。输入电压由10kV转化为380V,通过电源分开关和动力电缆分配到不同的系统。为了满足物理测量的需要,同时建立1套新的洁净…