中国散裂中子源磁铁系统和样机研制

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS)快循环同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron, RCS)磁铁由24块二极磁铁、48块四极磁铁、16块六极磁铁和若干斜四极磁铁以及校正磁铁组成, 其中二极磁铁和四极磁铁是带直流偏置的25Hz正弦交流励磁, 铁芯和线圈导体将产生不可忽视的涡流效应. 为了积累批量生产磁铁的制造经验, 探索磁铁后期处理和磁场测量方法, 已完成了中空水冷铝绞线试样线圈的研制, 启动了二极磁铁和四极磁铁样机的研制. 本文将对相关进展进行介绍.     

中国散裂中子源磁铁系统和样机研制

中国散裂中子源(china spallation Neutron source,CSNS)快循环同步加速器(Rapid cyclingSync,arotron,RCS)磁铁由24块二极磁铁、48块四极磁铁、16块六极磁铁和若干斜四极磁铁以及校正磁铁组成,其中二极磁铁和四极磁铁是带直流偏置的25Hz正弦交流励磁,铁芯和线圈导体将产生不可忽视的涡流效应.为了积累批量生产磁铁的制造经验,探索磁铁后期处理和磁场测量方法,已完成了中空水冷铝绞线试样线圈的研制,启动了二极磁铁和四极磁铁样机的研制.本文将对相关进展进行介绍.     

中国散裂中子源快循环同步加速器主准直器的设计与研究

为满足强流加速器对准直器高散热性能、高抗辐射性能、超高真空、高定位精度、高稳定性和在线实时调整等特殊要求,在CSNS/RCS主准直器设计时针对结构方案和控制方案进行了详细设计和研究,针对关键部件：刮束器、真空盒、驱动装置和远程快速拆卸装置等设计难点进行了阐述,在设计中使用ANSYS完成了刮束器的热分析及支架强度和变形校核,用FLUKA程序对辐射屏蔽进行了分析和设计,确保主准直器设计的可靠性。     

中国散裂中子源快循环同步加速器主准直器的设计与研究

为满足强流加速器对准直器高散热性能、高抗辐射性能、超高真空、高定位精度、高稳定性和在线实时调整等特殊要求,在CSNS/RCS主准直器设计时针对结构方案和控制方案进行了详细设计和研究,针对关键部件:刮束器、真空盒、驱动装置和远程快速拆卸装置等设计难点进行了阐述,在设计中使用ANSYS完成了刮束器的热分析及支架强度和变形校核,用FLUKA程序对辐射屏蔽进行了分析和设计,确保主准直器设计的可靠性。     

中国散裂中子源快循环同步加速器中色品校正及六极磁铁非线性效应

中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）把能量为80 MeV的束流储存并加速到1.6 GeV然后引出到靶站。为了减少RCS中的束流损失,有必要对RCS做色品校正,并减小动量偏移对束流光学的影响。尝试了多种色品校正方案并对不同色品校正方案做了比较。用三维跟踪程序SIMPSONS研究了色品校正六极铁与空间电荷效应对束流的影响。色品校正六极铁可以有效减小色品引起的频散,但是由于六极铁为非线性元件,导致不同振幅的粒子间有一定频散。模拟发现同时存在空间电荷效应和色品校正六极铁时,会有少量的束流损失。     

冷却储存环主环注入线四极磁铁测量

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环工程主环注入线四极磁铁谐波测磁系统和谐波磁场测量结果。分析了磁铁误差产生的原因以及磁铁加工存在的问题和注意事项。     

冷却储存环主环注入线四极磁铁测量

 介绍了兰州重离子加速器冷却储存环工程主环注入线四极磁铁谐波测磁系统和谐波磁场测量结果。分析了磁铁误差产生的原因以及磁铁加工存在的问题和注意事项。     

CSNS校正磁铁积分场均匀性测量研究

中国散裂中子源(CSNS)加速器主要由一台直线加速器、一台1.6 GeV快循环加速器以及低能、高能输运线组成。其中有十二种类型校正磁铁,共计74台。校正磁铁是加速器运行的重要组成部件,必须测量其积分场及均匀性以确保加速器性能。为了快速和高效地完成磁铁测量任务,使用了旋转线圈测量系统。对测量原理、数据处理方法以及系统之间的测量结果对比进行了介绍。这对批量磁铁高效率测量是有帮助的。     

HIAF-BRing快脉冲二极磁铁磁场测量系统

介绍了强流重离子加速器装置HIAF(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility)项目增强器BRing(Booster Ring)快脉冲二极磁铁的性能指标、测量要求和测量方法,描述了快脉冲二极磁铁稳态磁场测量系统及动态磁场测量系统的构成。在稳态磁场测量中,为提高积分磁场测量精度和测量效率,长线圈测量系统采用了on fly技术;在动态磁场测量中,研制了用于磁场延迟及磁场畸变测量的矩阵线圈。通过样机磁铁的测量,完成了测量系统的性能指标验证和磁铁的稳态磁场测量。实测结果表明,样机磁铁的设计和制造均达到了预期指标,并依据测量数据完成了磁铁的二次削斜。     

内置垫补线圈的C型二极磁铁

对HIRFL CSR的原形磁铁进行了试制和研究.尝试了一种新的改善磁场分布的方法:在不增大极头的条件下使用两根内置导线,实践证明是可行的.用OPERA 2D和TOSCA 3D软件分析了垫补电流对中、低场的影响,同时也介绍了这块C型二极磁铁的制作工艺及磁场测量结果. The C-type dipole prototypes in the injection beam line from a Separate Sector Cyclotron (SSC) to Cooling Storage Ring (CSR) are selected as R & D for CSR magnets fabrication, because they have large bending angle and small radius, and are very difficult to stack and fabricate. A method to obtain good field homogeneity has been attempted in the C-type dipole prototype. This method is not the enlarged dipole pole but two imbedded conductors and two small power supplies. This is easy operating....     

中国散裂中子源注入系统电切割磁铁物理设计

利用OPERA/TOSCA大型有限元分析软件对中国散裂中子源/快循环同步环（CSNS/RCS）注入系统的直流C型特种电切割磁铁进行了2维/3维磁场计算和设计,通过放置1 mm厚的DT4铁磁性屏蔽板,可将循环束流轨道上的边缘漏场比降低至2.610-4,大大减小了切割板外侧的边缘漏场对循环束流动力学的影响。另外,对该类型切割磁铁的线圈做了详细的水冷计算,以保证磁铁能在适当的温度下运行。结果表明,无论从物理上还是工程上,该类型磁铁完全可以满足CSNS/RCS注入系统物理设计以及长期稳定运行的要求。     

中国散裂中子源注入系统电切割磁铁物理设计

利用OPERA/TOSCA大型有限元分析软件对中国散裂中子源/快循环同步环（CSNS/RCS）注入系统的直流C型特种电切割磁铁进行了2维/3维磁场计算和设计,通过放置1 mm厚的DT4铁磁性屏蔽板,可将循环束流轨道上的边缘漏场比降低至2.610-4,大大减小了切割板外侧的边缘漏场对循环束流动力学的影响。另外,对该类型切割磁铁的线圈做了详细的水冷计算,以保证磁铁能在适当的温度下运行。结果表明,无论从物理上还是工程上,该类型磁铁完全可以满足CSNS/RCS注入系统物理设计以及长期稳定运行的要求。     

Development of Time-of-Flight Polarized Neutron Imaging at the China Spallation Neutron Source

A time-of-flight polarized neutron imaging setup was realized by integrating an in situ pumped polarized ³He spin filter and energy dispersive neutron camera on the neutron technique development beamline（BL-20） of the China Spallation Neutron Source（CSNS）. Test experiments were performed with a solenoid with aluminum wire as a sample. These demonstrated that polarized radiography with a field of view in diameter 2.0 cm at different wavelengths can be obtained. The wavelength-dependent...     

Impedance measurements of the extraction kicker system for the rapid cycling synchrotron of China Spallation Neutron Source

The fast extraction kicker system is one of the most important accelerator components and the main source of impedance in the Rapid Cycling Synchrotron of the China Spallation Neutron Source. It is necessary to understand the kicker impedance before its installation into the tunnel. Conventional and improved wire methods are employed in the impedance measurement. The experimental results for the kicker impedance are explained by comparison with simulation using CST PARTICLE STUDIO. The simulation and measurement results confirm that the window-frame ferrite geometry and the end plate are the important structures causing coupling impedance. It is proved in the measurements that the mismatching from the power form network to the kicker leads to a serious oscillation sideband of the longitudinal and vertical impedance and the oscillation can be reduced by ferrite absorbing material.     

中国散裂中子源的多学科应用

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)是我国首台、世界第4台脉冲型中子大科学设施。CSNS基于加速器产生的高能质子轰击钨靶产生中子,然后利用中子进行实验。CSNS面向全世界的用户开放,为科学研究和工业研发服务,在物理、化学、生物、能源、材料等领域都有广泛的应用。文章将介绍CSNS的基本构成、发展历程和中子散射的多学科应用。     

超高速碰撞产生弱磁场线圈测量系统

为了测量超高速碰撞过程中产生瞬态弱磁场的磁感应强度,设计了弱磁场测量的线圈系统。阐述了线圈的设计、线圈等效电路的分析、运算放大器的选择及其功能。理论上探讨了自积分电阻对测量频率的影响。通过超高速碰撞实验得到了产生的弱磁场信号,实验记录的测量信号光滑,表明该测量系统具有较好的抗干扰性能。该测量系统的建立将为超高速碰撞产生等离子体的性能研究提供新的手段。     

CSNS加速器真空控制系统的设计与实现

中国散裂中子源（CSNS）加速器真空控制系统负责真空数据采集、设备监控和闸板阀控制与联锁,是设备运行和故障诊断以及超高真空保持的重要保障。本文介绍了加速器真空需求,基于实验物理及工业控制系统EPICS软件框架的真空控制系统设计与实现,使用横河可编程逻辑控制器PLC控制与联锁设备,摩莎MOXA工控机监测真空状态,EPICS PV数据直接进入声音报警系统和历史数据库系统,为工作人员及时发现和处理问题、进行后续数据分析和机器研究等提供了便捷途径和可靠保障。目前,该系统已完成现场安装和调试,并已正式投入运行。运行结果表明,该系统具有稳定性好、可靠性高、人机交互友好的特点,很好地满足了加速器真空控制系统运行的需要。     

中国散裂中子源直线射频功率源系统的研制

中国散裂中子源加速器质子束流加速能量为1.6 GeV,重复频率为25 Hz,撞击固体金属靶产生散射中子,一期工程的打靶束流功率为100 kW。直线加速器的设计束流流强为15 mA,输出能量为81 MeV。射频加速和聚束系统包括一台射频四极场加速器、中能束流传输线的两个聚束器、四节漂移管直线加速器加速腔和直线-环束流传输线的一个散束器,与之相对应,共有8个单元在线运行的射频功率源为其提供所需的射频功率。目前,直线射频功率源系统预研项目已全部完成,各项性能参数均已达到设计指标,当前正处在批产安装调试阶段。151013     

Study on induced radioactivity of China Spallation Neutron Source

China Spallation Neutron Source (CSNS) is the first High Energy Intense Proton Accelerator planned to be constructed in China during the State Eleventh Five-Year Plan period, whose induced radioac- tivity is very important for occupational disease hazard assessment and environmental impact assessment. Adopting the FLUKA code, the authors have constructed a cylinder-tunnel geometric model and a line-source sampling physical model, deduced proper formulas to calculate air activation, and analyzed various issues with regard to the activation of different tunnel parts. The results show that the environmental impact resulting from induced activation is negligible, whereas the residual radiation in the tunnels has a great influence on maintenance personnel, so strict measures should be adopted.     

Study on induced radioactivity of China Spallation Neutron Source

China Spallation Neutron Source (CSNS) is the first High Energy Intense Proton Accelerator planned to be constructed in China during the State Eleventh Five-Year Plan period, whose induced radioactivity is very important for occupational disease hazard assessment and environmental impact assessment. Adopting the FLUKA code, the authors have constructed a cylinder-tunnel geometric model and a line-source sampling physical model, deduced proper formulas to calculate air activation, and analyzed various issues with regard to the activation of different tunnel parts. The results show that the environmental impact resulting from induced activation is negligible, whereas the residual radiation in the tunnels has a great influence on maintenance personnel, so strict measures should be adopted.