100 MeV回旋加速器束流剥离引出的COMA模拟

利用多粒子跟踪程序COMA，来模拟CYCIAE-100的剥离引出过程，并验证由引出剥离程序所定出的剥离点，同时分析研究经剥离膜剥离后的束流参数。     

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     

100 MeV回旋加速器束流加速轨道的COMA模拟跟踪

利用多粒子跟踪程序COMA来模拟CYCIAE-100的加速过程。在束流强度和初始发射度固定的情况下，分析研究加速过程中束团的能散、滑相、相图的变化，发射度的变化，以及束流包络的变化情况。     

100MeV回旋加速器上不同能量质子束流品质诊断

正束流的均匀性状态和束流测量的准确性是辐射生物学研究中重要的物理参数,其会直接对实验结果造成影响,导致剂量和辐射生物效应量效关系的不确定性增加。本研究中,利用回旋加速器产生的90 MeV质子通过降能器降能的方法,     

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。     

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     

100 MeV回旋加速器引出质子束的能量测试

正串列加速器升级工程100 MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)于2014年首次出束以后,目前已经进入到运行阶段。CYCIAE-100通过剥离引出的方式,引出的质子能量范围为75～100 MeV。2017年,工程部组织专家对CYCIAE-100的引出能量进行了现场测试。不同能量的质子在水中的布拉格峰(Bragg峰)位置是固定的,即通过对质子在水中不同深度的吸收剂量来确定布拉格峰位置,从而确定该能量质子束     

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     

100 MeV紧凑型回旋加速器中洛伦兹剥离引起的束流损失

TRIUMF的加速器设施ISAC成功地展示了基于ISOL方法的放射性核束装置的驱动加速器,强流H回旋加速器是一个非常合理的选择。因此,中国原子能科学研究院根据自身的技术特点和国防核技术需求背景分析,建议研制一台75～100 MeV、200～500μA H~-回旋加速器做为驱动加速器,建设北京串列加速器升级工程,这将是一个由多台加速器灵活组合而成的、包括放射性核束靶站的多用途核科学研究设施。     

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。     

100MeV回旋加速器中心区结构设计

中国原子能科学研究院建成了100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器,其引出能量为75~100 MeV,流强为200μA。安装在回旋加速器狭小磁极气隙的中心区与螺旋静电偏转板是关键部件,其结构设计涉及磁场、高频电场、高压静电场、真空、传热等方面。本文介绍了中心区与螺旋静电偏转板的结构设计及使用情况。在设计过程中,采取加大绝缘距离、优化高频连接结构、增加杂散束流阻拦装置等措施,解决了中心区与螺旋静电偏转板在强流注入时可靠工作的问题。本文对螺旋偏转板进行了传热分析,得出了该螺旋偏转板在强流束注入时的温度分布。设计的中心区和螺旋偏转板已安装在加速器上,20μA/100 MeV的引出束流通过了12h稳定性测试,在加速器测试过程中,中心区工作稳定可靠。     

100 MeV回旋加速器质量控制

100 MeV回旋加速器是中国原子能科学研究院(CIAE)串列加速器升级工程(BRIF)中最主要的工艺系统,技术要求高,系统复杂,质量控制难度大。为保证回旋加速器顺利出束,采取了一系列管理和技术措施,保证回旋加速器的质量,尤其对主要的工艺设备(离子源、主磁铁、高频系统、真空系统等),在设计、制造、安装调试各阶段均采取了有效方法实施控制,并取得成功。     

100MeV强流质子回旋加速器主磁铁电磁力的数值模拟

本工作研究计算中国原子能科学研究院目前正在设计、建造中的100MeV强流质子回旋加速器CYCIAE-100主磁铁电磁力。计算中选用虚位移法和麦克斯韦应力张量法两种方法。在利用电磁场三维有限元分析程序计算得到紧凑型等时性回旋加速器主磁铁电磁场的基础上,先采用虚位移法估算电磁吸力,然后基于麦克斯韦应力张量法在MATLAB环境下编写数值计算程序,详细研究磁极和磁轭受到的电磁吸力。两种方法的计算结果接近。计算得到的主磁铁磁极间吸力大于磁极与盖板间吸力,二者之差由磁极和盖板间的螺栓承担。电磁力的计算结果为主磁铁结构变形计算和结构方案选取提供了依据。     

230 MeV超导回旋加速器引出静电偏转板电场模拟

正在230 MeV超导质子回旋加速器中,需要在引出区放置两个静电偏转板来引出束流。由于加速器结构紧凑,留给偏转板的空间十分狭小,若设计不合理,静电偏转板将极易发生高压打火。为此,采用三维有限元模型模拟出静电偏转板的三维电场分布,给出最有可能打火的位置,为静电偏转板的优化提供参考,最终提高加速器的运行稳定性。静电偏转板的模型如图1所示,电极材料为钛、切割板材料为钽、外框材料为铝、盖板材料为     

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。     

10MeV强流回旋加速器的束流调试

10MeV强流回旋加速器在中国原子能科学研究院研制成功,并取得了先进的束流指标。它是国内自主研发的首台紧凑型强流回旋加速器,具有多项技术特点。在其建造、调试过程中解决了诸多技术问题,作为一个回旋加速器综合实验装置,它不但为在建的100MeV回旋加速器提供了设计验证手段,而且也是强流回旋加速器关键部件的综合实验平台。它的建造成功,为小型回旋加速器的国产化提供了技术保证,为推广加速器在我国核医学领域的应用创造了条件。本文将重点介绍它的调试过程、解决的关键问题及调试结果。     

CYCIAE-100 MeV回旋加速器机械工程介绍

CYCIAE-100MeV回旋加速器非标机械结构主要包括离子源、轴向注入、中心区、高频腔体、频率自动微调、高频功率馈入、剥离靶引出、磁场调谐系统、对中线圈、径向束流探针、真空系统、相位探测系统、磁场测量系统、主线圈、束流诊断系统、束流调试靶、质子管道及传输元件、举升系统、运输安装与调节系统等。初步机械工程设计工作涉及到回旋加速器研制的各个方面,包括各系统为实现其功能所进行的结构设计、工艺设计、相关专业调研、加工方法、厂家选择、技术交流、采购、监造、分系统安装、分系统调试、验收、整体安装、整机调试、检修、运…     

100MeV回旋加速器质子剂量测量方法

<正>中国原子能科学研究院的100 MeV质子回旋加速器是目前国内唯一一个可用于空间质子辐射损伤效应研究用的加速器,其建立的S3束流线上已在质子辐射生物效应方面开展了相关的工作。在中能质子辐射生物效应研究过程中,其质子剂量的准确性测量是研究其生物效应和照射剂量的量效关系的关键。目前采用的束流诊断方法是利用SEEM探测器和法拉第筒对标的方法对束流注量率以及质子注量进行诊断,然后通过换算     

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…