束流光学软件的移植

以束流光学软件的移植为例,介绍BEPCⅡ加速器控制系统调束软件的移植原理、过程、方法及特点.束流光学软件是控制系统核心调束软件之一,目前已经初步移植完毕.离线测试表明,软件原有功能基本具备,应用程序与模拟数据库之间数据读写准确,计算结果与BEPCⅡ束流光学各参数相符.     

基于MongoDB的HIAF Archive Engine设计与实现

强流重离子加速器装置（HIAF）的控制系统采用实验物理和工业控制系统（EPICS）架构,运行数据存储系统为HIAF运行中的运行数据、历史数据和静态参数提供稳定可靠的存储。针对当前EPICS架构下的数据存储工具仅支持关系型数据库的不足,开发非关系型数据库MongoDB接口,并利用MongoDB嵌套对象和多层级存储结构的特点优化存储表结构,实现波形、图像等非关系型数据的高效存储;为调束人员提供基于标志位PV（Flag PV）方式的加速器运行数据手动存储方案以提升历史数据检索效率及数据可用性;同时针对海量历史数据的存储需要,利用MongoDB Sharding搭建MongoDB分布式集群。     

在线同位素分离器监控系统的研制

在线同位素分离器(ISOL)装置是HI-13串列加速器升级工程中产生放射性核束及13 MeV串列加速器的注入部分,其能产生多种放射性核束,具有高质量分辨率的特点。为实现该装置的监控任务,结合ISOL的分布情况和特点,设计了一套PLC框架下构建的基于以太网的分布式控制系统。本文介绍受控设备的特点、控制方式、监控系统的基本结构、安全联锁和抗干扰设计、图形化监控软件设计、数据存储方式及运行情况。     

在线同位素分离器监控系统的研制

在线同位素分离器(ISOL)装置是HI-13串列加速器升级工程中产生放射性核束及13 MeV串列加速器的注入部分,其能产生多种放射性核束,具有高质量分辨率的特点。为实现该装置的监控任务,结合ISOL的分布情况和特点,设计了一套PLC框架下构建的基于以太网的分布式控制系统。本文介绍受控设备的特点、控制方式、监控系统的基本结构、安全联锁和抗干扰设计、图形化监控软件设计、数据存储方式及运行情况。     

基于COM的HIRFL-CSR电源远程监控系统

本文介绍了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)最新改造后的电源远程监控的总体设计,包括硬件和软件方面的设计.该系统采用了COM组件实现前端服务器Oracle数据库与前端被控设备数据的交互,以及WEB服务器与中心Oracle数据库的数据交互,实现了控制人员对设备的远程监控.这样有利于对电源设备状态的实时监控,以及电源系统与各子系统的数据交互.该系统已经在现场经过测试,性能稳定.     

VXI平台直线加速器监控系统

介绍了直线加速器监控系统的研制。系统采用一套ＶＸＩ总线系统,实现了直线加速器的一些相关物理量的集中式控制、各种波形参数的实时监视和存储以及测试报告的生成,为运行人员调机带来方便,同时也为机器研究提供了可靠的数据。     

基于MongoDB的重离子加速器波形数据存储系统构建

重离子加速器波形数据具有数据量大、重复性较强的特点。在波形数据的存储研究中,传统的关系型数据库以BLOB格式存储波形数据,当数据频繁存储和检索时,其效率低下难以满足用户需求。为解决传统关系型数据库在对大量波形数据存储和访问的效率瓶颈问题,建立了NOSQL非关系型数据库MongoDB,提出一种基于MongoDB数据库的数据存储系统方案。同时,对关系型数据库Oracle和非关系型数据库MongoDB的操作耗时做了对比,MongoDB显示出了更快的处理速度。在后续工作中,将考虑存储加速器物理实验数据,并考虑保证MongoDB的权限安全性。     

用于回旋加速器射频低电平系统的通用DSP固件程序设计

针对回旋加速器射频系统幅度、相位、启动逻辑、联锁保护、在线参数修改等控制需求,编写了一种基于有限状态机的通用DSP固件程序。该固件程序将射频系统启动过程划分为5个状态:封锁RF信号、搜索腔体谐振点、提升射频功率、匹配相位、幅相闭环控制。该固件程序通过串口与本地上位机和远程控制机进行实时通信,支持在线修改射频系统启动参数;采用异步事件驱动方式,实现对打火和反射功率过大等异常情况快速响应。该固件程序成功应用于CYCIAE-100回旋加速器射频低电平系统中,在CYCIAE-100回旋加速器调束过程中,完成了射频系统的启动控制和设备保护,满足加速器控制系统的需求。     

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     

HIRFL电源远程监控系统

介绍了兰州重离子加速器(HIRFL)最新改造后的电源监控系统的总体设计，包括软件和硬件的设计和开发。该系统实现了控制人员对设备的远程实时监控，便于电源系统与各个分系统的实时数据交换，同时也节省了整个监控系统的实现成本。     

基于分布式内存数据库的HIRFL-CSR真空监控系统

简要介绍了国家"九五"重大科学工程--兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)真空监控系统的总体结构,分析了在Web构架下,基于分布式内存数据库的多层真空监控系统的实现方法.采用分布式内存数据库,解决了基于Web构架的分布式实时应用环境下对系统和网络资源的消耗问题.在软件控制方面采用了统一调度,既简化了软件实现过程,又提高了系统的安全性、高效性和易维护性.该系统已成功运行.     

重离子治癌加速器离子源控制系统软件设计

重离子治癌加速器的控制系统非常复杂、非常重要,本文主要介绍了重离子治癌加速器离子源控制系统软件的设计。该控制软件采用C++,Flash和组态软件相结合的方式开发而成,用C++开发底层与设备交互的驱动程序,用组态软件开发数据的交互与处理,以及大部分的控制界面,用Flash开发界面的部分动态内容。核心控制程序运行在数据中心的主服务器上,中央控制室的客户机可通过浏览器运行控制界面。运用该控制软件,武威重离子加速器示范装置已于2015年成功出束。经2年实际运行表明,该控制软件能很好的保障离子源的正常调束需求,满足物理人员所提出的设计指标。     

若干束晕-混沌的非线性控制方法的稳定性分析

强流加速器产生的离子束有着广泛的重要用途,但在强流质子流下会产生束晕-混沌现象,离子因此容易打到加速器壁和其他部件上,从而产生超标的放射性剂量并损坏加速器的结构元件等。如何实现对束晕-混沌的有效控制是极富挑战的一个课题。迄今我们已提出了6种对束晕-混沌进行控制的有效方法:一般非线性反馈控制法、小波反馈控制法、变结构控制法、延迟反馈控制法、参数自适应控制法、神经网络自适应控制法等。在多种控制方法中非线性反馈控制法是理论基础,小波函数反馈控制法和变结构控制法只是特殊的非线性反馈形式。大量的数值模拟已证明非线…     

紧凑型中高能同步加速器的物理设计

本文采用束流光学匹配软件优化组合磁铁布局得到一种紧凑型的同步加速器。该加速器具有周长短、磁铁孔径小、束流品质高等优点。注入和引出设计是此同步加速器的关键点,基于Matlab/AT开发了模拟软件,模拟研究注入和引出相关束流动力学问题。研究结果表明,该同步加速器束流品质优、注入效率高、引出束流损失低。该同步加速器可满足航天、材料和生物等多方面研究。     

新型平板电离室的研制与初步测试北大核心CSCD

研制一款同时测量质子束流与剂量的平板电离室。利用基于有限元分析的Ansys模拟软件和Geant4蒙特卡罗软件对电离室电场分布、等效水厚度、不同能量质子束穿过电离室后的横向散射等参数进行模拟,进而优化电离室结构。并利用YXLON 450 kV X射线管、6 MeV脉冲加速器与北京大学串列加速器对电离室进行初步测试,电离室运行稳定,射线位置二维分布信息采集准确,性能良好。     

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。     

ADS加速器失束次临界反应堆动态特性研究

加速器驱动系统(ADS)中次临界堆芯的功率水平依靠强流质子轰击散裂靶产生的中子源来维持.加速器较为频繁的失柬问题,必将对ADS次临界反应堆安全性产生影响.研究了ADS系统失束事故特性,设计开发出具有较强针对性的用于ADS失束事故分析软件,对加速器驱动快中子次临界反应堆的动态响应开展了初步研究.结论表明仅靠断束停堆,仍有可能危及次临界反应堆的安全性.建议增设辅助停堆保护系统以提高ADS安全性.     

BISOL相邻两电荷态相同质量重离子束相位能量调节的物理设计

放射性核束物理是国际核物理研究的前沿,滴线区新物理、铁以上重元素的天体合成过程、超重稳定岛核素合成等关键科学问题的突破将对整个自然科学产生重大影响,这些研究都需要高强度的极端丰中子核束。将中国先进研究堆及强流氘离子加速器打靶产生的放射性核束传输至物理终端,采用两电荷态束流同时加速可以有效提高束流强度;通过分析离子束分离注入同步加速原理,采用静电高压调节离子束相位差,速率调节器同步离子束能量,分别计算得到不同种类核束引出电压参数和速率同步参数;同时分析计算了电压调节与离子束相位差变化关系,得到电压调节参数。计算结果表明,当调节电压幅值取±8 k V时,可满足不同种类离子相位调节需求。     

周期性聚焦结构中强流束的共振与束晕形成

强流束中的束晕形成是研制下一代高功率加速器必须解决的关键问题之一。为此研究了周期性聚焦结构中强流束的非线性共振、参数共振与束晕形成的关系 ,给出强流束中非线性共振、参数共振的共振范围表达式及其随束流空间电荷效应变化的数值结果和图表曲线 ,提出由非线性共振而激发的束晕形成的空间电荷效应极限 ,为下一代高功率加速器的物理设计提供理论依据。     

同步加速器束流能量自动切换控制系统

带电粒子放射治疗中3D主动治疗方式需要不同的束流能量照射不同的病灶切面,这就需要同步加速器控制系统能实现多级束流能量的自动切换控制并提供接口对接治疗计划进行自动变能控制。本文开发了同步加速器束流能量切换控制系统,同步加速器的前端服务器中存储着执行1个同步加速器加速周期所需的全部控制数据集,其中控制数据通过索引标号对其进行区分,同步事例信息是同步加速器多级束流能量切换的触发信号。当前端控制器被同步时间系统的同步事例触发激活后,从DSP波形发生器的SDRAM空间中读出磁铁电源、高频等控制数据进行数据切换。同步事例信号包含同步触发信息、束流能量控制数据的索引信息和控制数据的更新操作信息。多级束流能量自动切换控制系统能实现255级束流能量间自动切换控制（碳束能量在50～500 MeV间切换,步长可控制在1.77 MeV）,完全能满足实际中碳束能量在50～500 MeV间以10 MeV为步长的自动切换控制。