麦克风效应对CiADS超导腔稳定性影响的仿真分析

加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)对质子超导直线加速器提出了高稳定性要求，在工程设计阶段需对直线加速器的各种不稳定因素，特别是对超导腔的麦克风效应的影响进行评估。基于谐振系统的冲击响应模型，发展了一种离散化的电压迭代求解方法，并利用该方法构建了高频系统仿真程序，用于分析麦克风效应作用下超导腔的时变状态。通过仿真，研究了麦克风效应对腔体幅相稳定性的影响及与超导腔的谐振频率、Q值和带宽等参数的关系。结果表明，麦克风效应主要影响超导腔的相位稳定，其影响程度取决于麦克风振荡频率与腔的谐振频率、频率偏移量与腔体半带宽的比值。给出了满足CiADS直线加速器超导腔幅相稳定性指标(0.1%和0.1°)的麦克风振荡强度限值。     

固态功率源功放模块反射功率过荷分析

中国加速器驱动次临界系统(Chinese Accelerator Driven Sub-critical System,C-ADS)注入器II超导直线加速器采用固态功率源驱动常温加速结构和超导腔,运行中出现了功率源的功放模块因反射功率过荷而损坏的现象。为此研究了反射功率在模块间的分配与功率合成网络S参数以及模块输出状态的关系。结果表明:如果个别功放模块无功率输出,合成失衡会导致反射功率在模块间的不平衡分布,部分模块承受的反射功率将超过其实际承受能力。对于一级合成的功率源,只有失效模块承受的反射功率可能超限;对于多级合成的功率源,失效模块以及同一合成支路的正常模块均存在反射功率过荷的可能性。     

基于FPGA的高频低电平系统的研制与调试

为了使腔体在过束过程中,获得稳定的能量增益,研制了高频低电平系统,采用全数字技术,完成了对腔体工作频率、幅度与相位的精确反馈控制。通过现场测试与理论分析建立高频腔的物理模型,设计相应的PI控制器,并进行仿真验证,提升系统的稳定性,优化了调谐的精度与速度。高频低电平系统克服了高频回路中外部噪声、腔体机械形变、热形变对闭环回路、幅度、相位造成的影响。系统在室温环境下进行测试,在2 h内控制腔体相位稳定度为±0.6°,幅度稳定为±0.8％,达到了设计要求。