100 MeV回旋加速器的磁铁设计和建造准备

由于高频谐振腔、对中线圈和束流诊断装置的安装需要,要求磁极的间隙增加约1cm,显然在中心区和加速区的磁场分布都将改变,因此,为满足加速器的束流动力学的需要,必须在改变励磁安匝数的同时,重新设计磁极的间隙、镶条、芯柱等磁铁参数。在2005年,除了设计确定磁铁的几何参数、磁场分布外,许多工程方面的工作得到了推进,其中包括机械结构设计和建造的前期准备工作。1磁铁的基本几何结构和磁场分布100MeV回旋加速器的主磁铁为紧凑型磁铁、有四个直边扇形磁极,主磁铁的直径为6.16m,高2.31m,磁极的半径为2.0m,主磁铁的主要尺寸见参考文献[1],二…     

螺旋偏转板中低能强流直流束传输的PIC程序

1建模和程序开发 建立了1个用于模拟螺旋偏转板中低能强流直流束传输的模型,并在传统PIC技术的基础上发展了1个新的迭代算法。具体的算法流程示于图1。在上述算法基础上,自主开发了1个面向对象的宏粒子模拟程序CYCPICINF。关于算法和程序的详细介绍参见文献[1]。     

17 热应变引起CYCIAE-100回旋加速器磁场变化的初步计算

在紧凑型强流回旋加速器长时间运行过程中，由于需给位于真空室内部的高频谐振腔馈入高的高频功率，其中部分高频功率用于加速束流，部分由冷却水带走，但仍由于高频泄漏、冷却效率等原因，会导致磁极温度的慢漂移，在1994年建成的30MeV回旋加速器的运行过程中已注意到这样的效应，磁铁温度的变化大约为25℃。磁极温度的慢漂移所产生的热应力，使磁极热膨胀，磁极间隙变小，磁场发生变化，所以需定量研究温升变化对磁场的影响。     

CYCIAE-100主磁铁磁性能检测

2008年CYCIAE．100主磁铁的磁极毛坯件运抵中国原子能科学研究院,同时主磁铁上、下盖板和4个磁轭铸造完成。按照合同要求,磁极毛坯件的生产厂家（Industeel）提供了磁极毛坯件的化学性能和磁性能的检测结果,盖板和磁轭生产厂家（中信重机）提供了毛坯件的化学成分检测结果,为了复测磁极毛坯件的磁性能、检测盖板和磁轭的磁性能,分别对磁极、盖板和磁轭的本体样品进行了磁性能的检测。     

100MeV回旋加速器主磁铁的施工设计和工程进展

CYCIAE一100主磁铁成品重量约为416t,所用钢水量约1000t,关键部件精加工精度要求达到0．05mm,磁场垫补加工精度要求好于0．02mrn,属重型大型精密磁铁,技术要求极具挑战性。2008年是主磁铁工程取得重要进展的一年,磁极毛坯件运抵院内;盖板和磁轭浇铸成功,粗加工完成;冷加工施工设计完成,招标并签订了冷加工合同。     

新型液体管外降膜布膜装置的实验研究

在吸收器内改善换热管的布膜效果,可以显著提高吸收器的传热传质系数。基于此提出了一种新型垂直管外布膜装置,并进行了实验研究和理论分析。考察了液体布膜装置的环隙内径,螺旋沟槽通道的数目、结构参数的选择,及其对布膜效果的影响。实验结果表明:液体布膜装置的最佳环隙间距为0.6—1.0 mm,螺旋沟槽的数目3—5个,螺旋沟槽的横截面积根据管径的大小和壁厚在1—4 mm2中选择,可以快速均匀地布膜。利用实验数据回归了液体在螺旋沟槽通道内的流量系数和雷诺数的关联式。     

强流回旋加速器并行束流动力学程序的初步开发

粒子束自场的求解是强流束流动力学PIC（Particle-In-Cell）程序的一核心部分。PIC技术通常采用基于网格的P—M（Particle-Mesh）方法求解空间电荷场。P-M方法求解空间电荷力可分为4个主要步骤：生成离散网格、把电荷量分配到网格、求解离散的Poisson方程、从网格插值得到空间电荷场。由于求解离散的Poisson方程所需时间只与网格节点规模有关,而与粒子数目无关,所以在大规模宏粒子的模拟中,P—M方法具有很高的计算效率。     

CYCIAE-100中的束流动力学研究

为了满足高频腔安装的需要,磁铁峰区间隙在中心区从5cm增加到了6cm;为了给高频线提供空间,在外半径区从4cm增加到约5cm。同时,中心区间隙的增加给对中线圈的工程设计带来了方便。然而,对这样一个紧凑型的机器而言,叶片两边的边缘场对轴向聚焦的影响就变得很重要。因此,需对磁铁的基本结构再进行研究,并对其产生的磁场进行束流动力学研究。1滑相和共振基于静态平衡轨道的计算,滑相和共振的结果分别如图1和2所示,对不同程序计算的结果进行了比较。可以看出由三维有限元方法计算出的等时性磁场引起的滑相可控制在较小范围内。从图2可见,只有在…     

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。     

中国原子能科学研究院强流回旋加速器若干先进技术研究进展

本文主要介绍了中国原子能科学研究院自2000年以来在强流回旋加速器领域的研究工作进展和到目前为止所掌握的一些强流回旋加速器的关键技术,内容涉及强流回旋加速器物理,强流负氢束的产生、调节、控制与诊断技术,先进磁工艺技术,大功率高稳定度高频技术,真空技术,回旋加速器综合试验技术等。