CYCIAE-100的直流流强监测器研制及实验验证

100 MeV强流质子回旋加速器（CYCIAE-100）加速H^-,引出质子束能量为75~100 MeV、最大束流强度为200 μA。为对束流输运线上的质子束流强度进行无阻挡实时监测,选择了直流流强监测器（DCCT）,其在设计上考虑了空间限制、杂散磁场和外部高频干扰信号等因素对探头的影响。探头外采用了三重磁屏蔽设计,磁屏蔽外为1层黄铜的电屏蔽。采用了绝缘垫圈隔断束流输运线的直流导电性,束流输运线管壁通有冷却水以保证探头温度稳定。在绝缘垫圈处增加电容以满足探头对电容值的要求。采用高精度PLC-AI模块对DCCT的输出电压进行了读取。通过模拟束流的实验验证表明,DCCT设计合理可行,测量结果的线性度、误差等指标符合设计要求。     

CYCIAE-100回旋加速器低温冷板参数的蒙特卡罗模拟

基于气体分子运动理论建立了气体分子与低温冷板的碰撞模型,用蒙特卡罗方法模拟了放置在CYCIAE-100回旋加速器主磁铁谷区的低温冷板粘附概率、传输概率等参数,并计算其捕获系数。根据模拟计算结果设计加工了低温冷板及其性能测试罩,对低温冷板的抽速性能进行测试。抽速测试结果表明,用蒙特卡罗方法模拟的低温冷板参数与测试结果符合较好,相对误差为2%。     

CYCIAE-100回旋加速器射频低电平系统嵌入式IOC设计

为对CYCIAE-100回旋加速器射频系统进行远程监测与控制,实现与CYCIAE-100回旋加速器主控制系统的联锁,研制了一种基于ARM9系列处理器的嵌入式IOC。该嵌入式IOC运行Linux操作系统,使用EPICS建立了IOC作为控制软件。通过软、硬件协同设计,扩展了ARM9系列处理器的SPI从设备数量,开发了ADC和DAC设备的Linux驱动程序和EPICS设备驱动程序。使用Python语言开发了EPICS串口设备支持程序。经过长期运行考验,该嵌入式IOC稳定可靠,满足远程监测和控制的需求。     

CYCIAE-100紧凑型回旋加速器低温板排气系统理论和实验研究

根据CYCIAE-100紧凑型回旋加速器的结构特点,设计了一套大抽速低温板排气系统,插入到CYCIAE-100紧凑型回旋加速器主磁铁谷区中,该套排气系统将使CYCIAE-100紧凑型回旋加速器加速腔内真空度好于5×10^-6 Pa。目前该套低温板排气系统已设计完成,用Monte-Carlo方法对其进行了优化,并进行了加工、安装和初步调试,调试时低温冷板上温度达19 K,CYCIAE-100紧凑型回旋加速器加速腔内真空度达到8×10^-6 Pa。     

CYCIAE-100回旋加速器测磁仪自动控制系统的研制

为满足100 MeV回旋加速器磁场测量要求,设计研制了一套测磁仪自动化控制装置。该装置采用周向与径向相结合的运动方式,对目标点磁场进行测量。周向运动采用开环控制,在软件上通过算法实现间接闭环控制,整个测磁过程,只需完成1次周向运动,缓解了由硬件原因带来的周向定位震荡问题。径向运动基于光栅位置反馈,由运动控制器实现自动闭环控制,该方案使角度精度达到±5″以内,径向精度达±5 μm,达到并优于理论设计要求,解决了中能回旋加速器磁场测量时间较长、精度低的难题,对100 MeV回旋加速器的束流强度及品质的提高有重要意义。     

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。     

100MeV强流回旋加速器径向靶的研制

在100MeV强流回旋加速器调试过程中,需对束流在加速器内的轴向和径向参数进行测量。径向靶系统是束流诊断系统中用于获取上述参数的主要部件,本文研制了3套阻挡式径向靶系统,并安装到加速器主体,获得了束流在连续加速过程中的轴向和径向分布,为加速器运行提供了相应束流参数,并为后续加速器升级工作提供了必要的条件。     

CYCIAE-100回旋加速器质子照相束流线控制系统的研制

为了对质子照相束流线设备进行远程监测与控制,实现束流线各子系统的安全联锁功能,研制了一套采用标准控制模型结构的分布式EPICS控制系统。该控制系统通过PLC组态实现了开关逻辑设备的安全联锁及工艺流程控制。核心控制系统采用EPICS建立了多个IOC作为控制器。针对不同CPU构架下的服务器搭建了交叉编译环境。针对数字电源设备与真空仪表设备使用StreamDevice完成设备驱动及通信协议的开发,并通过建立IOC动态数据库,实现了IOC对流设备和PLC信号的监测与控制功能。使用CSS设计OPI,实现了上位机对EPICS IOC中数据的透明访问。该束流线控制系统已成功应用于CYCIAE-100回旋加速器的质子照相物理实验中。通过长时间的运行,控制系统的可靠性、安全性得到了验证。控制系统的稳定运行,为质子照相实验的开展奠定了基础,对类似的控制系统研制具有一定的参考价值。     

Overall design of CYCIAE-14, a 14 MeV PET cyclotron

Based on a 10 MeV CRM cyclotron developed at China Institute of Atomic Energy (CIAE) with an achieved beam intensity of up to 430 μA, a 14 MeV high intensity compact cyclotron, CYCIAE-14, was designed and being built at CIAE. It is planned that the first machine would be in place with a span of 2 years. CYCIAE-14 is delicately designed to realize strong vertical focusing by adopting a 4-sector, variable hill-gap structure with an external ion source to achieve high intensity. A special design applied to the stripping extraction gives access to dual extraction with four beams. The adoption of sophisticated industrial technology will give the cyclotron advantages, e.g. low power consumption and high reliability. This paper is aimed to present the overall design of the machine, including the basic technical specifications, main magnet and coils, RF, ion source and axial injection, and stripping extraction, etc. It will also give an introduction to its construction schedule as well as the up-to-date progress.     

Physics design of a 70 MeV high intensity cyclotron, CYCIAE-70

This paper introduces the physics design of a 70 MeV high intensity cyclotron at China Institute of Atomic Energy (CIAE), which is aimed for multiple uses including radioactive ion-beam (RIB) production. The machine adopts a compact structure of four straight sectors, capable of accelerating two kinds of beams, i.e. H⁻ and D⁻ . The proton and deuteron beam will be extracted in dual opposite directions by charge exchange stripping devices. The energy of the extracted proton beam is in the range 35-70 MeV with an intensity up to 700 μA. The corresponding values for the deuteron beam are 18-33 MeV and 40 μA. This paper will present the main characteristics and parameters in the design of the 70 MeV cyclotron, the results of the basic beam dynamics study, as well as the physics in the design of the different systems, including the main magnet, RF, injection and extraction systems, etc.     

ACP100事故源项与应急计划区划分方法探讨

介绍并分析了ACP100设计的独特性对事故源项和应急计划区产生的影响,比较了可选择源项、机理源项和混合源项的适用性,给出了制定ACP100混合源项与应急计划区划分方法的建议。     

100 MeV强流质子回旋加速器超高真空系统研制

中国原子能科学研究院建成了一台强流质子回旋加速器,其引出能量为100 MeV,流强为200 μA。为减小粒子加速时束流损失的目的,其粒子加速腔内工作真空度要求为6.7×10^-6 Pa。由于是紧凑型加速器结构,该加速器能提供给真空系统利用的通路有限,为此主真空系统设计为内置式低温冷板结合商业低温泵的排气方案以增加系统整体的抽气能力。设计、加工完成的真空系统已成功应用于100 MeV强流质子回旋加速器上,为加速器的束流调试和正常供束提供了有利的保障。     

稀有气体原子与Pu（100）表面相互作用的第一性原理研究

采用第一性原理研究了稀有气体原子在Pu（100）表面上的吸附。计算结果表明：除He原子外,其他稀有气体原子在桥位处的吸附能均为最大;稀有气体原子在Pu（100）表面吸附后,稀有气体原子失去电荷,而Pu原子得到电荷,稀有气体原子中Xe原子的电荷转移数最大。差分电荷密度的计算结果表明,对位于Pu（100）表面穴位和桥位处的Xe原子,可观察到较明显的电荷再分布现象,这表明Xe原子具有一定极化效应,能与Pu（100）表面发生相互作用,从He到Xe,原子的极化效应越来越明显。     

用于原子光谱及寿命测量的靶室自动控制装置

研制了一套用于原子激发光谱及激发能级寿命测量的，由计算机、步进马达等九部分组成的靶室自动控制设备。软件由主控制程序第三个分程序组成。靶位移动全程为６５ｃｍ，步距为８．３μｍ，精度为２ｍｍ±１８μｍ。设备结构简单、运行可靠、操作方便，常用参数可外输入，并有双重保护。     

Zr－4合金氧化膜（＜100nm）的电镜研究

应用透射电子显微镜（ＴＥＭ），分析了Ｚｒ－４合金在３５０℃空气中生成的氧化膜（＜１００ｎｍ）。氧化膜中ＺｒＯ２的晶体结构为非晶、立方（四方）和单斜，它们所占份额与基体晶粒的取向有关。第二相粒子与周围基体构成电偶腐蚀，加速基体氧化，因而第二相粒子周围的氧化膜较厚，第二相粒子自身氧化变慢，将残留在氧化膜中。第二相粒子的氧化产物为六方（Ｆｅ、Ｃｒ）２Ｏ３、立方（四方）ＺｒＯ２和单斜ＺｒＯ２。     

g玻色子对100Pd核高自旋态能谱的影响

以新近的实验单粒子能量为输入，应用唯象sdgIBM理论的两种微观实现——微观sdgIBM-2方案和sdgIBM-F_max方案，仔细研究¹⁰⁰Pd的核能谱和B(E2)跃迁。计算结果表明:sdgIBM-2方案成功地再现了¹⁰⁰Pd核的较复杂的基态带和γ带的高角动量态能谱以及已知的B(E2)跃迁，其再现角动量达J^π=16⁺、E_x≈700MeV，比通常IBM理论再现的J^π=6⁺~8⁺、E_x≈200MeV高出很多;指认直到16⁺的yrast态都是基态，很可能目前观测到的yrast带中根本就不存在玻色子破对后的准粒子态。理论分析和数值计算进一步表明，为了能在IBM理论框架下描述好核的高角动量基态，需要平权地引入g玻色子，以便提供较强的十六极对相互作用，抵抗住高速转动下玻色子的破对趋势。用g玻色子数为0~3的弱耦合sdgIBM-F_max方案的计算结果对此作了进一步说明。按照微观sdgIBM 2方案，解释了实验上3个14⁺态的异常:14⁺₁态是由于1个中子g玻色子在转变为中子d玻色子的量子相变中辐射出1对光子的结果，14⁺₂是16⁺₁态退耦的中间态，而14⁺₃是真正的基态。     

多用途小型堆ACPR100概念设计

中国广核集团提出了一种新的陆上多用途小型堆ACPR100,具有一体化设计、模块化布置、非能动安全、多用途等特点,目前已完成概念设计。本文主要介绍了ACPR100堆芯核设计、子通道热工水力分析、冷却剂系统分析、典型事故分析等研究成果。研究结果表明：ACPR100具备高安全性能、良好的冷却剂系统平衡及符合陆上小型堆用户需求的长周期换料等特点。     

钙结合蛋白S100A8在放射性肺纤维化早期的表达及意义

本研究结合体内外实验,探讨了钙结合蛋白S100A8在放射性肺纤维化早期的表达及意义.20Gy6oCoγ射线全胸照射大鼠,建立大鼠放射性肺纤维化模型,分别于照射后1周、2周及4周活杀后取肺,采用免疫组化方法检测S100A8蛋白水平的变化;采用RT-PCR方法检测S100A8及与其形成复合物的S100A9 mRNA水平的变化.对于体外培养的小鼠巨噬细胞RAW264.7,采用T-PCR方法检测该细胞受γ射线与脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)处理后S100A8 mRNA水平的变化.照射后4周,S100A8蛋白在大鼠肺部巨噬细胞胞浆增强表达,S100A8和S100A9 mRNA在大鼠肺部也增强表达.结果表明,RAW264.7细胞中,γ射线与LPS能够协同作用增强该细胞S100A8 mRNA的表达.S100A8在放射性肺纤维化早期于巨噬细胞表达增强,发挥其趋化活性,参与炎症发生,进而在放射性肺纤维化形成过程中发挥作用.     

RETRACTED: Reproducibility study of (TLD-100) dosimeters using an automated and manual TLD reader for radiotherapy applications

The precision of the response of Harshow thermoluminescent dosimeters (TLD-100) is investigated for two Harshow TLD readers. The mean reproducibility for chips pre-readout annealed at 100 °C for 15 min, evaluated with the manual planchet reader 4500, is 0.61% (1 standard deviation) using pre-readout method. When chips are evaluated with the automated hot-gas reader 4500, reproducibility values are undoubtedly worse, mean reproducibility for numerically stabilized dosimeters being equal to 2.12%(1 standard deviation) using pre-readout method also. The pre-readout method was used for elimination of lower temperature peaks in order to obtain more stability. These results indicate that the automated hot-gas 4500 reader, or, at least, the instrument used for the present measurements, is not adequate for chips evaluation, if precise and accurate dosimetry is required. The difference in precision for manual planchet reader is apparently due to geometry inconsistencies in the orientation of the planchet to imperfect chips faces during readout, requiring careful and manual reproducible arrangement of the selected chips faces in contact with the manual reader planchet. In order to elucidate this point, the planchet support face of all chips dosimeters was identified with a small point made by pencil, reducing in this way geometrical variations.