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相似文献
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1.
在高功率超导质子直线加速器中,束流负载效应是影响超导腔幅相稳定性的一个重要因素。本工作基于谐振腔建场模型,开发了超导腔系统束流负载效应的时域仿真程序,分析了束流负载效应对超导腔幅相稳定性的影响,并在C-ADS注入器II上通过相关实验测量对仿真结果进行了验证。利用该程序,评估了CiADS超导直线加速器脉冲束流的脉冲长度,以及前馈补偿的时序抖动和束流纹波等因素对腔中电磁场幅相稳定度的影响。仿真结果表明:在当前CiADS直线加速器设计参数下,为满足超导腔中电磁场0.1%与在高功率超导质子直线加速器中,束流负载效应是影响超导腔幅相稳定性的一个重要因素。本工作基于谐振腔建场模型,开发了超导腔系统束流负载效应的时域仿真程序,分析了束流负载效应对超导腔幅相稳定性的影响,并在C-ADS注入器II上通过相关实验测量对仿真结果进行了验证。利用该程序,评估了CiADS超导直线加速器脉冲束流的脉冲长度,以及前馈补偿的时序抖动和束流纹波等因素对腔中电磁场幅相稳定度的影响。仿真结果表明:在当前CiADS直线加速器设计参数下,为满足超导腔中电磁场0.1%与$0.1^{\circ}$的幅相稳定度指标,前馈时序抖动的偏差不能超过0.79 μs,束流流强的直流偏差不能超过0.9%,并且给出了束流纹波的最大抖动幅值与纹波频率之间的关系。这些结果将为CiADS超导直线加速器相关子系统技术指标的确定提供依据。  相似文献   

2.
对用于散裂中子源的质子直线加速器的超导加速段进行了初步设计,其中,包括加速腔腔形的设计和优化、超导加速段的结构布局.另外,对超导加速腔的加速单元数的选择及设计值βG的确定、加速腔的优化原则及束流的动力学性质进行了讨论.  相似文献   

3.
光阴极注入器超导加速腔集成实验研究   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
 光阴极超导加速器实验系统由四倍频Nd:YAG锁模激光器、Cs2Te光阴极、2+1/2微波电子枪、L波段3.5MW脉冲微波源,1.3GHz单腔超导铌腔,500W连续微波源,超导腔束管耦合器,4.2K低温恒温容器,液氦制冷系统,同步控制系统,束流参数诊断,真空系统等构成。2001年6月在中物院进行了光阴极超导加速器原理性实验,测得超导加速段能量增益0.58MeV,微脉冲束流强度0.1A,取得了预期的实验结果。  相似文献   

4.
中国加速器驱动次临界系统主加速器初步物理设计   总被引:2,自引:1,他引:1       下载免费PDF全文
中国加速器驱动次临界系统(C-ADS)计划采用一个平均流强为10 mA的连续波质子加速器作为次临界堆的驱动器,驱动加速器的束流功率为15 MW,最终能量1.5 GeV,其中主加速器是驱动加速器的一个重要部分,完成束流能量从10 MeV到1.5 GeV的加速,所有加速腔均采用超导结构。为了避免频繁束流中断对反应堆的损坏,设计要求驱动加速器在运行过程中束流可以中断的次数非常有限,因此加速器在设计过程植入了容错机制,尝试了各种可能的方法以最大程度地满足C-ADS加速器的高可靠性和稳定性的要求。介绍了C-ADS主加速器的基本设计: 总长度306.4 m, 束流的归一化RMS发射度增长控制在5%以内。总结了各个重要参数选择过程中的考虑以及整个加速段多粒子跟踪模拟的束流动力学结果。  相似文献   

5.
中国原子能科学研究院正在规划中的重离子加速器物理研究平台的基本方案是在 现有的HI-13串列加速器的后端新建一台能量增益为18MeV/q的重离子超导直线加速器.超导直线加速器包括: 36个铜铌溅射型四分之一波长(QWR)谐振腔; 9个恒温柜, 及一系列等时性消色散束流传输系统. 同时配套建设一条与现有的HI-13串列加速器相并列的重离子四杆型射频四极加速器——RFQ和交叉手指型漂移管直线加速器IH-DTL接受来自ISOL的正离子束,然后直接注入到超导直线加速器.  相似文献   

6.
我国自主研发的超导加速器CAFe是ADS加速器的前端示范装置,其对加速器的运行稳定性有非常高的要求.在CAFe的运行中存在场致发射效应干扰超导腔提取信号的问题,是造成超导腔运行故障最频繁的问题之一,这严重降低了加速器的稳定性.这一问题是由于超导腔内的场致发射电子在相关微波传输器件上引起了放电现象,干扰了信号的传输并造成...  相似文献   

7.
在神龙二号直线感应加速器的调试中,虽然电容探头和电阻分压器测到的空载加速腔电压波形基本一致,但是带束流负载时两者的波形有明显差异,针对此实验现象开展了研究。仔细模拟了束流波形和电压波形相对时间差异引起的波形差异,得到束流提前、同步和滞后条件下的腔压波形,确认相对时间差是导致波形差异的一个重要原因。建立了加速腔的分布参数电路模型,模拟结果表明束流负载效应到达两种探头的时间不同,这会导致腔压波形的不同;由于电容探头距离加速间隙更近,所以电容探头测到的波形更接近束流实际得到的加速波形。后续的调试实验获得了没有加速电压时束流产生的负载效应波形,证明束流负载到达两个探头的时刻确实不同,对加速器出口束流能谱的测量结果也表明束流的能谱分布和电容探头波形的叠加结果基本符合,上述结果表明该研究所用的模拟和分析方法是有效的,可以用于加速器的调试和性能优化。  相似文献   

8.
位于中国科学院近代物理研究所的超导直线加速器样机CAFe是一台质子超导直线加速器实验样机,围绕该装置的束流实验研究将为下一步设计研究加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)专用的超导直线加速器打下基础并提供经验。为了实现CAFe的10 mA束流指标,需要设计研制专门的束流收集器(DUMP)和对应的刮束器。本工作就CAFe DUMP前刮束器的研制进行了系统的设计和计算工作。刮束器面向束流侧的材料采用Al6063,确保束流轰击后的剩余放射性活度处于安全范围。基于蒙特卡罗粒子输运模拟,开展放射性核素及剩余剂量分析。结果表明,退役时刮束器外围剂量为可接受的百微希沃特每小时量级。通过ANSYS的热分析,计算了不同束流情况下刮束器的温度分布及温度变化,研究了刮束器在正常运行时移除热量的能力和在异常状况下应急保护的能力。计算结果表明,刮束器可以满足安全移除强流高功率束流束晕的设计需求。在CAFe高功率束流实验中,刮束器及DUMP运行正常,束流监测指标与设计一致,证明研制的刮束器实现了安全移除束晕、监测束流参数和保护DUMP的功能。  相似文献   

9.
郁庆长 《计算物理》2003,20(4):331-334
给出质子在多单元π模加速腔中的能量增益和加速腔的渡越时间因子的表达式.在此基础上利用解析方法和数值方法研究质子直线加速器超导腔的速度接收特性,并且讨论了超导质子直线加速器的分段问题.  相似文献   

10.
 用于流体动力学诊断的强流LIA是庞大而复杂的系统,其性能预测和评估是十分困难的。针对强流LIA大量的单次快脉冲非平稳信号,提出基于小波包分析与RBF神经网络技术相结合实现故障智能诊断和性能评价的方法。该方法以强流LIA高维信号的小波包结点能量提取的特征向量来表征信号平顶、脉宽以及暂态特性。在此基础上,建立了“神龙一号”加速器腔电压及注入器出口束流故障诊断与性能评价原型系统,该系统不仅可进行故障诊断和性能评价,还可探测到加速器运行参数的变化趋势,为加速器的精细维护提供预测信息。  相似文献   

11.
加速器驱动次临界装置(ADS)对加速器运行稳定性和失束指标提出了前所未有的要求。对于超导直线加速器的研究发现,超导腔失效是失束的一个较大的来源,故针对超导腔的失效情况,本文提出分段补偿新方法,以提高高功率超导直线加速器的运行稳定性。提出的分段补偿方法与已有的全局补偿和局部补偿的方法相比,在保证加速器出口束流品质与无束损束流传输的同时,分段补偿束流能量,优化了参与能量补偿的超导腔数量,降低超导腔的备份功率源需求。论文最后针对CiADS的超导直线加速器的物理设计,做了分段补偿的多粒子模拟。结果表明,采用了分段补偿方法实现超导腔失效补偿的前提下,参与补偿过程中改变腔压的超导腔数量比例为48%,对功率源总的功率备份冗余需求小于20%。The accelerator driven subcritical system (ADS) has put forward unprecedented demands on the stability and beam trip of the accelerator operation. Depending on analysis, failure of the superconducting cavities is a major cause for beam trip of the superconducting cavity. Therefore, a new method of piecewise compensation is proposed to improve the stability of high power superconductivity linac. The piecewise compensation scheme proposed in this paper is compared with the existing global compensation and local compensation technology. While guaranteeing the beam quality of the accelerator and without beam loss transmission, the piecewise compensation method can optimize the number of superconducting cavities involved in energy compensation and reduce the demand for the backup redundancy of power sources of the superconducting cavities. At the end of the paper, the multi-particle simulation of piecewise compensation aims at the physical design of CiADS superconducting linac. The result shows that 48% of superconducting cavities modify the cavity's Epeak during the compensation process and the demanded redundancy of total power sources is less than 20% under the premise of successful compensation for the failure of superconducting cavities through the piecewise compensation method.  相似文献   

12.
目前加速速度范围在0.01 c—0.3 c 的粒子的超导腔主要使用四分之一波长腔型。用于不同加速器上的频率范围在50—240 MHz 的四分之一波长腔在建造或者预研中。这种腔型的一个不足是其横向电磁成分会造成束流偏转效应,从而导致发射度的增长和束流的溢漏, 在强流重离子加速器中这种效应尤为严重。对中国科学院近代物理研究所超导直线加速器中的频率为80.5和161 MHz的四分之一波长腔的偏转效应进行了分析,计算结果表明,在四分之一腔体的设计时需要考虑到束流偏转的修正, 这通常需要在漂移管端面上削适当大小的倾角来实现。Superconducting(SC) cavities currently used for acceleration of ions in the velocity range from 0.01 cto 0.3 c are based frequently on quarter wave resonators(QWR). Various types of QWR cavities across a frequency extent from 50 to 240 MHz have been constructed or are proposed for numerous applications. A drawback of this kind of cavities is the beam steering caused by transverse magnetic and electric field components, which can creat emittance growth. In this paper, the analytical studies on beam steering in quarter wave resonator of frequency=80.5 and 161 MHz of the SC linac has been done in Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, the calculated results have told us that the correction for beam deflection should be a consideration during the design of the QWR cavity, which generally involves the shaping the inner drift tube.  相似文献   

13.
E S Lessner  P N Ostroumov 《Pramana》2002,59(6):885-894
The RIA facility driver LINAC consists of about 400 superconducting (SC) independently phased rf cavities. The LINAC is designed to accelerate simultaneously several charge-state beams to generate as much as 400 kW of uranium beam power. The LINAC beam dynamics is most sensitive to the focusing and accelerating structure parameters of the pre-stripper section, where the uranium beam is accelerated from 0.17 keV/u to 9.4 MeV/u. This section is designed to accept and accelerate two charge states (28 and 29) of uranium beam from an ECR ion source. The pre-stripper section must be designed to minimize the beam emittance distortion of this two-charge-state beam. In particular, the inter-cryostat spaces must be minimized and beam parameters near transitions of the accelerating and focusing lattices must be matched carefully. Several sources of possible effective emittance growth are considered in the design of the pre-stripper section and a tolerance budget is established. Numerical beam dynamics studies include realistic electric and magnetic three-dimensional field distributions in the SC rf cavities and SC solenoids. Error effects in the longitudinal beam parameters are studied.  相似文献   

14.
A Medium Energy Beam Transport line 1(MEBT1) has been designed for Injector Scheme II of the China ADS project. To match the beam from RFQ to Superconducting(SC) Half Wave Resonator(HWR) sections with emittance preservation, the MEBT1 has been designed to be mechanically compact. Working at 162.5 MHz,the MEBT1 transports a 10 m A, 2.1 Me V proton beam using seven quadrupoles and two bunching cavities within2.7 meters. Three collimators are placed between every two adjacent quadrupoles to collimate the beam halo. Design and construction of the MEBT1 are presented in this paper.  相似文献   

15.
郝建奎  焦飞  黄森林  朱风  赵夔 《物理学报》2005,54(7):3375-3379
射频超导谐振腔以其优越性在加速器领域起到了常温加速腔无法替代的作用. 超导腔的表面 特性直接影响到加速腔的性能. 为进一步提高超导腔的加速性能,北京大学利用超高真空氩 离子清洗技术发展了一种超导腔表面的干式处理方法. 与传统的湿处理方法(化学抛光BCP和 电抛光EP)相比,干式处理方法具有其特有的优点,有可能成为一种新的超导腔表面处理方 法,对提高加速腔的性能起到推动作用. 进一步的研究正在进行之中. 关键词: 射频超导 表面处理 溅射 抛光  相似文献   

16.
实验研究了平顶飞秒激光经圆锥透镜后在熔融石英中的成丝及超连续辐射.与高斯飞秒激光的成丝对比发现,平顶飞秒激光可以获得在圆锥透镜焦深区域内强度分布更为均匀的等离子体细丝,这一特征更有利于飞秒激光在固体介质中进行微纳加工等领域的应用.并且,在不损伤熔融石英的条件下,平顶飞秒激光成丝可以获得更高能量、更高转换效率的超连续辐射,这是因为若产生光强相近的细丝,平顶飞秒激光所需的初始激光能量更高,此激光能量下产生的细丝长度更长、均匀性更好.  相似文献   

17.
Accelerator-driven systems (ADS) have evoked lot of interest the world over because of their capability to incinerate the MA (minor actinides) and LLFP (long-lived fission products) radiotoxic waste and their ability to utilize thorium as an alternative nuclear fuel. One of the main subsystems of ADS is a high energy (∼1 GeV) and high current (∼30 mA) CW proton Linac. The accelerator for ADS should have high efficiency and reliability and very low beam losses to allow hands-on maintenance. With these criteria, the beam dynamics simulations for a 1 GeV, 30 mA proton Linac has been done. The Linac consists of normal-conducting radio-frequency quadrupole (RFQ), drift tube linac (DTL) and coupled cavity drift tube Linac (CCDTL) structures that accelerate the beam to about 100 MeV followed by superconducting (SC) elliptical cavities, which accelerate the beam from 100 MeV to 1 GeV. The details of the design are presented in this paper.  相似文献   

18.
靳全伟  庞毓  蒋建锋  谭亮  崔玲玲  魏彬  孙殷宏  唐淳 《强激光与粒子束》2018,30(4):041001-1-041001-4
研制了大能量高光束质量短脉冲激光器,系统采用主振荡+预放大器+主放大器2级主振荡功率放大器(MOPA)结构。采用双棒热效应补偿改善光束质量的措施,在重复频率400 Hz时实现单脉冲能量40 mJ、光束质量因子约为1.2的激光输出。激光器放大后实现单路脉冲能量712.5 mJ、脉宽12.4 ns的激光输出,采用球差补偿的方法提高了激光器的光束质量,在最大输出功率下实现了光束质量因子小于2.3,光光效率27.7%。偏振合束后,激光器输出能量大于1.4 J。  相似文献   

19.
Continuous wave(CW) high current proton linacs have wide applications as the front end of high power proton machines. The low energy part of such a linac is the most difficult and there is currently no widely accepted solution. Based on the analysis of the focusing properties of the CW low energy proton linac, a 10 Me V low energy normal conducting proton linac based on equidistant seven-gap Cross-bar H-type(CH) cavities is proposed. The linac is composed of ten 7-gap CH cavities and the transverse focusing is maintained by quadrupole doublets located between the cavities. The total length of the linac is less than 6 meters and the average acceleration gradient is about1.2 Me V/m. The electromagnetic properties of the cavities are investigated by Microwave Studio. At the nominal acceleration gradient the maximum surface electric field in the cavities is less than 1.3 times the Kilpatrick limit,and the Ohmic loss of each cavity is less than 35 k W. Multi-particle beam dynamics simulations are performed with Tracewin code, and the results show that the beam dynamics of the linac are quite stable, the linac has the capability to accelerate up to 30 m A beam with acceptable dynamics behavior.  相似文献   

20.
低温超导技术将应用于第二代北京正负电子对撞机 (BEPC II)。文中所设计的大型氦低温系统将为第二代北京正负电子对撞机的三个磁体 :超导螺线管磁体、插入四极铁磁体和高频超导腔磁体提供 4 .5 K下 80 0 W的冷量和 6 0 .0 L/ h的液氦产量。由于每个用户都有其特定的工作要求 ,该系统为每个用户配置一个控制杜瓦 ,以满足磁体的工作要求。  相似文献   

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