中国散裂中子源加速器注入束流损失调节研究

注入系统是中国散裂中子源（CSNS）加速器的核心组成部分,对束流功率提升和稳定供束运行具有重要意义。注入束流损失是快循环同步加速器（RCS）能否在高功率下运行的决定因素之一。本文首先研究CSNS加速器注入束流损失的主要来源,包括注入参数不匹配、注入方式选择、剥离膜散射粒子损失、未被剥离的粒子损失等。其次,根据加速器的束流调节进程,对不同来源的束流损失进行调节和优化,降低注入束流损失,提高注入效率。最后,总结注入束流损失调节结果,初步测量得到注入效率约99%,并对进一步降低注入束流损失、提高注入效率提出改进方法和意见。     

中国散裂中子源快循环同步加速器射频系统的设计与研制进展

研制了大功率宽带快速扫频射频系统,其用于中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）中,主要包括铁氧体加载谐振腔、射频功率源、偏流源和低电平控制系统。射频系统工作重复频率为25 Hz,扫频范围为1.022～2.444 MHz,单个腔体（双加速间隙）可提供最大30 kV加速电压。两级的调谐控制能解决快速扫频过程中的系统失谐问题,采用束流前馈、直接反馈等多种技术手段可对束流负载效应进行补偿。     

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。     

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。     

基于EPICS的注入凸轨脉冲电源控制样机研制

中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）是一台高束流功率质子加速器,凸轨磁铁脉冲（BUMP）电源是CSNS注入系统的重要设备。根据CSNS工程建设的要求,需在预研阶段研制一套凸轨电源控制样机,用于研究和解决控制系统建造中的一些关键技术。注入凸轨电源样机通过横河公司生产的WE7000测量系统实现对脉冲电源的控制,根据物理设计需要可完成对电源的任意波形给定输出并实现对电源输出波形的回采显示。本文主要介绍了基于EPICS系统的WE7000设备驱动的开发,以及在此基础上研制的注入凸轨脉冲电源控制样机的应用。通过联机测试的结果表明,该样机满足对注入凸轨脉冲电源的控制要求,达到了预研目的。     

散裂中子源与先进核能系统

散裂中子源的应用日益受到人们的重视。本报告仅对散裂中子源的历史、物理基础、对加速器要求、靶系统及其应用于先进核能系统作一般介绍。     

中国散裂中子源反角白光中子源准直器的设计与测试

为获得核数据测量所需的束斑形状及较低的实验本底,反角白光中子源需通过准直器对束流进行刮束准直。以中子开关为例,根据相关要求确定了整体的设计方案。通过将挡块一分为二的设计,解决了小直径深孔加工的难题。利用有限元分析软件,优化了真空盒的外形结构及密封方式。针对挡块的工作环境,搭建了可用于真空的高精度耐辐射移动平台。经测试,中子开关的主要技术指标均满足要求,说明设计合理。     

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。     

中国散裂中子源快周期同步加速器磁铁电源系统的研究

目前正在进行可行性研究的中国散裂中子源的主体结构是1台强流质子同步加速器。该加速器的一期目标为注入能量70MeV、引出能量1.6GeV、束流功率100kW、循环工作频率25Hz。文章阐述系统总体结构的设计原则以及二极磁铁（B）和四极磁铁（Q）磁场的跟踪误差要求。     

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。     

中国散裂中子源靶站中子通道初步屏蔽计算分析

基于中国散裂中子源靶站中子通道设计,采用二维离散纵标程序DORT对中子导出通道各种设计方案的屏蔽效果进行计算分析。计算得出二维剂量场分布及通道中心处剂量当量率轴向分布,并得到较优化的屏蔽方案及模型,确保谱仪大厅内工作人员接受的剂量低于规定的标准。结果表明,未安装谱仪的中子通道屏蔽模型中心含有SS316合金钢时的屏蔽效果较好,剂量在辐射防护标准以下,符合设计要求。中子孔道开闭装置屏蔽模型中前端加入钨板屏蔽效果较好,并随钨板长度的增加,屏蔽效果提高。     

中国散裂中子源快循环同步加速器环斜切型束流位置探测器设计

束流位置探测器(BPM)是加速器束流测量系统的重要组成部分。本文通过在斜切型BPM的差和比计算式中引入相对电极间的耦合电容及电容差,解释实测灵敏度偏小、存在零点偏移量的原因。结合模拟软件CST的仿真结果及推得的计算式,得到BPM几何结构与电子学参数的关系。最后,基于CSNS-RCS环上参数及电子学要求,得到优化的BPM几何结构及其电子学参数值。     

壁电流探测器在中国散裂中子源快循环同步加速器调束中的应用

快循环同步加速器（RCS）是中国散裂中子源（CSNS）的重要组成部分。负氢粒子束经直线加速器加速至80 MeV,剥离成质子束注入至RCS环并加速累积至1.6 GeV引出打靶。束流通过安装在RCS环的壁电流探测器（WCM）感应得到束流的强度信息,环高频与环主二极磁铁的失配会导致束流的实际振荡偏离理论预测。本文通过对WCM的数据进行分析得到了纵向工作点、束流的实际振荡频率、束团的电荷量、束团的形状变化等信息,方便了加速器的调束,并对参数测量中的测量误差进行了分析。     

CSNS引出脉冲电源控制系统设计

基于EPICS框架设计开发的CSNS引出KICKER脉冲电源控制系统,采用ZTEC数字化示波器对脉冲电源输出信号进行实时采集,通过运行在上位计算机的EPICS soft IOC实现对电源远程开/关操作和基准电压设定。性能测试的结果表明,该系统能够满足物理设计对引出KICKER脉冲电源的控制要求。     

中国散裂中子源DTL漂移管的预准直

漂移管直线加速器(Drift Tube Linac,DTL)是中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)直线加速器的主要部分,负责将脉冲流强为15 m A的负氢离子从3 Me V加速到80 Me V,再注入到快循环同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron,RCS)中实现进一步加速。DTL加速器本身技术工艺复杂,要求极高的加工精度和准直安装精度,是CSNS的关键技术之一。本文介绍了中国散裂中子源漂移管的预准直方法,从最初的预研到正式安装,解决了一系列难题,包括漂移管的标定、安装和准直调整,形成一整套流水线式的预准直流程,最终漂移管预准直的精度优于物理设计指标,可为同类别的准直测量提供参考。     

微型堆闭环控制系统设计中的安全考虑

简要介绍了深圳大学改造后的微型堆双计算机联网闭环控制系统的结构以及在功率控制、安全保护等方面设计时所考虑的安全原则和采取的相应措施.这些措施包括:限制反应堆的后备反应性、采用合适的双控制棒运行方式、机控/手控的停堆与紧急停堆保障、设定了运行限值/保护系统整定值/自动停堆的条件、采用双计算机联网实时监测运行参数与数据共享等,并讨论了可能的事件及其对策.由于对关键的运行参数均采用2套独立的系统进行冗余检测,保证了保护系统的冗余与独立性,提高了控制系统的安全可靠性.