强电磁脉冲下金属氧化物避雷器瞬态响应特性

高空电磁脉冲是少数能够同时干扰广域分布系统的强电磁脉冲干扰之一,通过场线耦合能在电力传输线上形成纳秒级上升沿、数千安培的传导环境。为了研究电力系统关键易损性设备的强电磁脉冲效应,评估电力系统的高空电磁脉冲生存能力,有必要通过实验研究现有常规金属氧化物避雷器对高空电磁脉冲的瞬态响应特性。本文通过实验获取了高空电磁脉冲标准传导环境下金属氧化物避雷器的过冲峰值、残压峰值以及响应时间等关键参数,并通过实验分析了金属氧化物避雷器加电与不加电状态对关键参数的影响。实验结果表明：高空电磁脉冲传导环境作用下该型金属氧化物避雷器的过冲电压峰值为雷电冲击电流残压峰值的2.19倍;其残压峰值相对于雷电冲击电流残压峰值提高了115.6%;响应时间基本不随脉冲电流幅值变化。另外,是否加电对该型避雷器过冲峰值、残压峰值、响应时间等参数随脉冲电流幅值变化规律的影响可忽略。     

两种典型结构强流自箍缩二极管技术研究

主要介绍了箍缩聚焦二极管和自箍缩离子束二极管的研究进展。重点介绍了近几年发展的阳极杆箍缩聚焦二极管的理论模拟和实验结果,在“闪光二号”加速器和2MV脉冲功率驱动源上进行了阳极杆箍缩二极管实验,二极管输出电压1．8—2．1MV,电流40—60kA,脉宽（FWHM）50～60n8,1m处的脉冲X剂量约20～30mGy,焦斑直径约Imm,X射线最高能量1．8MeV。在“闪光二号”加速器上开展了高功率离子束的产生和应用研究,给出了自箍缩反射离子束二极管的结构和工作原理,实验获得的离子束峰值电流～160kA,离子的峰值能量-500keV,开展了利用高功率质子束轰击19F靶产生6～7MeV准单能脉冲γ射线,模拟x射线热一力学效应等应用基础研究。     

Preliminary Research Results for the Generation and Diagnostics of High Power Ion Beams on FLASH II Accelerator

The preliminary experimental results of the generation and diagnostics of highpower ion beams on FLASH II accelerator are reported, The high-power ion beams presently are being produced in a pinched diode, The method for enhancing the ratio of ion to electron current is to increase the electron residing time by pinching the electron flow, Furthermore, electron beam pinching can be combined with electron reflexing to achieve ion beams with even higher efficiency and intensity. The anode plasma is generated by anode foil bombarded with electron and anode foil surface flashover. In recent experiments on FLASH II accelerator, ion beams have been produced with a current of 160 kA and an energy of 500 keV corresponding to an ion beam peak power of about 80 GW. The ion number and current of high power ion beams were determined by monitoring delayed radioactivity from nuclear reactions induced in a ^12C target by the proton beams, The prompt γ-rays and diode bremsstrahlung X-rays were measured with a PIN semi-conductor detector and a plastic scintillator detector, The current density distribution of ion beam were measured with a biased ion collector array. The ion beams were also recorded with a CR-39 detector.     

脉冲硬X射线能谱软化方法数值分析

基于轫致辐射原理,提出了通过轫致辐射靶优化设计软化脉冲硬X射线能谱的方法。采用MCNP程序模拟了复合薄靶和反射靶的输出参数,分析了复合薄靶中转化靶和电子吸收材料厚度对脉冲硬X射线能谱、转换效率以及透射电子份额的影响;给出了反射靶透射和反射X射线能谱、转换效率的差异及其随电子入射角度的变化规律。根据模拟结果分析了两种方法的可行性,并进行了实验验证,为轫致辐射靶的优化设计提供参考。     

强流脉冲离子束核物理参数诊断技术初步研究

在“闪光二号”加速器产生的强流脉冲离子束(IPIB)调试过程中采用复合法进行参数诊断。主要测量质子与C靶的核反应所产生的放射性核素的活度，从而确定离子数目。采用PIN探测器和闪烁体光电倍增管(光电管)监测瞬发γ射线和轫致辐射X射线，用热释光探测器(TLD)监测漂移管外部的轫致辐射并确定了相应的屏蔽方法。采用偏压离子收集阵列测量离子束流密度分布，采用固体核径迹探测器CR-39初步测量离子束流。     

偏压电荷收集器阵列的研制

分析了偏压电荷收集器测量强流脉冲离子束的原理和影响测量准确度的主要因素；研制了13路偏压离子电荷收集器阵列，利用该装置测量了“闪光二号”加速器高功率离子束的束流密度分布，并对测量结果进行了简单分析。     

强流脉冲质子束轰击19F靶产生6-7MeV准单能脉冲γ射线初步实验研究

给出了利用PIN半导体探测器和ST401塑料闪烁体配合光电倍增管测量的强流脉冲质子束轰击含^19F核素的靶产生的6—7MeV准单能脉冲γ射线的初步实验结果。理论上计算了质子束轰击C2F4靶产生的准单能脉冲γ射线产额和核反应截面随入射质子能量的变化曲线，提出了采用质子束传输法分离和降低轫致辐射干扰的方法，利用ST401配合光电倍增管和PIN半导体探测器测量了质子传输不同距离后轰击C2F4靶产生的6—7MeV准单能脉冲γ射线谱以及相对于轫致辐射的时间延迟数据，并根据飞行时间确定了束流峰值时刻的质子能量，还通过实验验证了Cu、Cr和不锈钢靶及其中所含的杂质不能产生明显的其它能量的γ射线干扰。     

高功率离子束模拟材料的X射线热-力学效应研究

主要介绍了利用高功率离子束模拟1keV黑体辐射X射线对材料的热—力学效应(thermal—mechanical effects)的初步研究结果。计算了“闪光二号”加速器产生的高功率离子束(质子束)和1keV黑体辐射X射线在材料中的能量沉积剖面，计算结果表明二者的能量沉积范围和剖面变化趋势基本一致。给出了利用“闪光二号”加速器高功率离子束辐照不同材料样品的初步实验结果。所辐照的样品表面镀层被剥离掉，Cu和Al样品表面有明显的熔融痕迹，样品的质量损失约几十毫克，3mm厚的石墨样品碎裂成数块，1mm厚的Al靶形变达到6mm。实测的5mm厚硬Al靶背面应力波峰值约35MPa。因而可以利用“闪光二号”加速器产生的高功率离子束模拟1keV黑体辐射X射线的热—力学效应。