BEPC Ⅱ氦低温系统的初步设计

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4.5K下800W的冷量和60.0L/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.     

BEPCⅡ高频系统的建造

北京正负电子对撞机二期(BEPCⅡ)的高频系统已于2006年11月投入运行,它包括了3个子系统:超导腔、发射机和低电平控制系统.与以前的高频系统相比,工作频率由200MHz变为499.8MHz,超导腔取代了常温腔.在过去一年的运行中,高频系统表现良好,达到了设计指标.     

近年来BEPC运行中物理问题研究

从1988年第一次成功对撞起, 北京正负电子对撞机经过多年的改进和长达17年的运行, 于2005年7月4日正式停机. 着重介绍2002—2005年运行期间基于插入件的兼用模式的实现和新建的真空盒内扭摆磁铁的调试.     

我为BEPC/BES的成功点赞——纪念BEPC对撞成功30年

北京正负电子对撞机BEPC及其实验装置北京谱仪BES是我国最大的基础科学实验研究设备之一,1984年开始工程建造,1988年建成并实现正负电子对撞,从1988年实现对撞和1989年投入实验运行到今天已经30年了。在这30年里,BEPCI升级到BEPCⅡ,BESI升级到BESⅡ再到BESⅢ,不间断的实验运行获取了大量的事例样本,取得了一个又一个高能物理界很有影响的物理成果。以北京谱仪BESI的“τ轻子质量精确测量”、BESⅡ的“2~5GeV能区强子反应截面（R值）测量”和“北京谱仪Ⅱ实验发现新粒子”…等为代表的物理成果,都是当年国际高能物理界公认的亮点和世界一流的物理成果,都获得了国家自然科学二等奖,也是国内当年十大科技新闻之一。这不仅表明了我国有能力在世界高科技领域“占有一席之地”,而且已经在一些领域占有了一席之地甚至领跑世界。实现了邓小平同志对中国高科技领域“占有一席之地”的希望,也是包括我在内的中科院高能物理所全体人员,特别是工作在BEPC和BES上科学家们和工程技术人员的共同愿望。     

BEPC基于束流准直的BPM OFFSET测量系统

束流轨道对加速器的运行很重要,为了能准确的测量束流的位置,有必要对束流位置监视器(BPM)本身进行快速,准确的准直.介绍在BEPC上用束流作为基准来测量BPM的零点偏差(OFFSET) .这套测量系统用辅助绕组来改变四极磁铁的强度,已经应用到BEPC上,并且取得一定效果.     

BEPCⅡ束团缺口信号的提取

基于隧道二极管单稳态电路、高速可重触发电路、ECL技术等多种高速电路技术设计了BEPCⅡ束团缺口信号提取电路。介绍了BEPCⅡ储存环中带缺口的多束团运行模式。对Pickup电极感应信号经过长电缆传输衰减后的波形进行了研究。分析了缺口提取电路中处理快速信号的隧道二极管单稳态电路原理,该电路可以将0.3 ns的正脉冲展宽到4 ns的ECL电平脉冲。给出了标准束团注入和非标准注入情况下束团缺口判定逻辑。测试结果表明:此电路对各种束团注入情况均能正常工作,且提取出的同步信号均方根抖动值仅为80.49 ps,满足设计要求。     

BEPCⅡ束团缺口信号的提取

 基于隧道二极管单稳态电路、高速可重触发电路、ECL技术等多种高速电路技术设计了BEPCⅡ束团缺口信号提取电路。介绍了BEPCⅡ储存环中带缺口的多束团运行模式。对Pickup电极感应信号经过长电缆传输衰减后的波形进行了研究。分析了缺口提取电路中处理快速信号的隧道二极管单稳态电路原理,该电路可以将0.3 ns的正脉冲展宽到4 ns的ECL电平脉冲。给出了标准束团注入和非标准注入情况下束团缺口判定逻辑。测试结果表明:此电路对各种束团注入情况均能正常工作,且提取出的同步信号均方根抖动值仅为80.49 ps,满足设计要求。     

北京正负电子对撞机BEPC和BEPCⅡ

对撞机是一种把两束相向运动的带电粒子加速到高能量,并使之在其中进行对撞的加速器,是探索物质微观世界的强有力的工具。北京正负电子对撞机由四大部分构成:注入器与束流输运线、储存环、北京谱仪和同步辐射装置。直线加速器产生的正负电子束分别由两支束流输运线注入到储存环。正负电子束流在储存环中积累并达到所需要的流强和能量时,在对撞点交叉、对撞。安放在对撞点的北京     

超导四极磁体降温和升温过程的数值模拟

 超导四极(SCQ)磁体是北京正负电子对撞机重大升级改造中的新增关键设备之一,在磁体降温和升温过程中,温度梯度引起的过大热应力有可能毁坏磁体。从SCQ磁体安全运行角度来研究该磁体降温和升温过程,提出了SCQ磁体降温和升温的数值模型。利用该模型计算得到降温和升温时间分别为120 min和150 min。考察了氦流进出磁体温度、压力、磁体上最高温度和最低温度以及最大温差的变化过程。降温过程中磁体上的最大温差为46.5 K,升温过程中磁体上的最大温差为47.3 K。降温过程中氦流最大压力为0.39 MPa,升温过程最大压力为0.41 MPa。为保证磁体安全运行,应小心调节混合气的温度,尽量使磁体上的温度分布均匀后再注入4.5 K或300 K的氦气。     

超导四极磁体降温和升温过程的数值模拟

超导四极(SCQ)磁体是北京正负电子对撞机重大升级改造中的新增关键设备之一,在磁体降温和升温过程中,温度梯度引起的过大热应力有可能毁坏磁体。从SCQ磁体安全运行角度来研究该磁体降温和升温过程,提出了SCQ磁体降温和升温的数值模型。利用该模型计算得到降温和升温时间分别为120 min和150 min。考察了氦流进出磁体温度、压力、磁体上最高温度和最低温度以及最大温差的变化过程。降温过程中磁体上的最大温差为46.5 K,升温过程中磁体上的最大温差为47.3 K。降温过程中氦流最大压力为0.39 MPa,升温过程最大压力为0.41 MPa。为保证磁体安全运行,应小心调节混合气的温度,尽量使磁体上的温度分布均匀后再注入4.5 K或300 K的氦气。     

大型氦低温系统低温调节阀流致振动计算分析

加速器驱动的嬗变研究装置与强流重离子加速器装置采用大型氦低温系统对超导腔进行冷却并维持其低温超导环境。针对低温系统中冷量分配所使用的低温调节阀的力学特性,采用了有限体积及有限元方法对低温调节阀在不同工作温度下的流致振动现象进行了数值计算。计算结果显示,在流量突然增大的工况下,低温调节阀及与其相连接的管道由于流体的冲击形成了周期性震动,并在快速达到峰值后逐渐衰减为稳定的偏移位移,阀门不再震动。     

BEPC de前前后后

 80年代是我国高能物理事业的一个转折点.BEPC按计划高质量地完成,为我国高能物理实验研究提供了一个极其重要的手段;也表明我国的加速器事业已在世界高技术领域中占有了一席之地.BEPC的成就凝聚着几代人的心血.早在1957年,在王淦昌教授的领导下。选派了一批年青的科学家,赴苏学习高能加速器的设计及建造.一年后,在苏联专家的指导下,进行1-2GeV电子同步加速器的设计,这一设计在1958年的大跃进中被认为是保守落后的,而把方案改成15GeV的质子同步加速器.     

Measurement and correction of coupling in BEPCⅡ

The existing linear coupling theory and representation method are introduced briefly. The so-called local and global coupling is discussed in more detail. The vertical orbit distortion excited by a horizontal corrector is represented with the coupling parameters at the corrector and the observation point. The formula is used to measure the coupling in BEPCⅡ. In order to correct the coupling, vertical correctors are used to change the vertical orbit through sextupoles by a least square method. We also introduce and review other frequently used coupling measurement/tuning methods used in our machine.     

35kV/90MVA高温超导限流器低温系统

35kV/90MVA高温超导限流器的低温系统是一个开放式的液氮制冷系统,包括一个环形不锈钢杜瓦、真空绝热管、压力及温度传感器、低温阀门以及监控系统.高温超导磁体放置在杜瓦中;监控系统检测杜瓦内液氮的液面,并控制往杜瓦内进行补液.杜瓦内蒸发的氮气通过真空绝热管道直接排放到大气中.分别对不同工况下的液氮蒸发量进行了测量.进...     

高能加速器中的低温超导技术

 高能物理与低温物理本是两个独立的研究领域,在各自的能量区域里并没有重叠.然而低温制冷和低温超导技术在高能物理和高能加速器中,显示了相当高的应用价值.     

EAST装置低温系统氦泄漏研究

解决氦泄漏问题,是超导托卡马克装置长期稳定运行的一项重要的任务,分析发生氦泄漏的各种途径,介绍了EAST装置2KW氦制冷机系统防止氦泄漏.     

内纯化器在氦低温系统中的应用

近年来,随着国家重大科技基础设施发展的需要,作为其关键设备的低温氦制冷系统取得了重大发展,同时也促进了内纯化器发展。文中简要介绍了内纯化器国内外发展的现状、内纯化器纯化的过程以及内纯化器研制的意义。     

最优化的北京谱仪取数时间

就北京正负电子对撞机一定运行状态下,北京谱仪如何确定每次注入束流的最佳取数时间建立了一个通用的数学模型.将这个模型应用于目前正在进行的ψ′数据采集,给出了最优化的北京谱仪取数时间,使得在同样的运行条件下,可以尽可能多地采集到对物理有意义的数据.此工作的分析可以推广到其他的高能物理实验.     

HL-2M托卡马克装置低温液氦系统的初步设计

根据中国核聚变研究的发展需要,核工业西南物理研究院正在建造HL-2M托卡马克装置作为等离子体物理和受控聚变工程技术研究的实验平台。依计划,HL-2M装置将采用低温液氦系统为三台中性束低温泵、两台环形低温泵以及一套电子回旋共振加热系统提供共500W@4.5K的冷却。该低温系统由氦液化车间,氦回收纯化循环系统和低温用户的供给分配系统三部分组成,将兼顾超临界氦冷却模式和迫流冷却两种模式。由于每个用户都有特殊的工作要求,除电子回旋共振加热系统外,该系统为每个用户配置了独立的复合传输管线和低温分配阀箱,以减少用户间的互相干涉,确保低温用户安全稳定的运行。文中对此低温系统进行了分析研究并作出初步设计。     

基于电力电子低温应用的超导电力集成研究

本文探讨了基于电力电子低温应用的超导电力集成的基本概念，分析了集成设计的基本原理．提出了超导集成低温功率系统应用的三种基础单元：超导集成低温DC／DC单元、超导集成低温AC／DC单元以及超导集成低温整流桥单元．它们将电力电子低温应用与超导电力应用有机的集成了起来，实现了无引线磁体功率系统、电压补偿型超导限流器以及无需偏压源的超导限流器等新的超导电力应用．最后讨论了实现超导集成低温功率系统的关键技术．