加速器驱动次临界系统注入器Ⅱ数据归档系统

针对加速器驱动次临界系统(ADS)中强流质子直线加速器，即ADS注入器Ⅱ，设计了数据归档系统。该系统能实时采集加速器运行时各设备的状态信息和通过中央控制室远程发出的指令信息，为加速器调束人员和系统维护人员提供最真实的参考信息，方便故障排查和后期数据分析。系统基于以太网，运行于实验物理与工业控制系统EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)架构上，和设备的数据交换采用CA协议(Channel Access Protocol)。采用Keepalived和MySQL实现高可用数据库服务，采用ArchiveEngine作为数据采集工具，采用DataBrower进行数据查询和曲线绘制。对归档数据库进行了查询优化，并自行开发了数据库服务器和归档引擎的运行状态监控程序，从而保证了整个数据归档系统的稳定运行。通过现场运行，系统可满足ADS注入器Ⅱ运行要求，维护方便，只需将相应PV(Process Variable)信息添加到数据库channel表格中即可实现数据采集。     

用于洁净核能源的ADS-EA方案

加速器驱动系统 (ADS)是一种新型的洁净能源装置 ,它采用加速器提供的强流高能量质子束驱动次临界的核反应堆 ,既有安全可靠和产生核废料少的优点 ,还可以处理传统反应堆留下的核废料 .能量放大器是一个基于回旋加速器组合的 ADS方案 ,由三级回旋加速器组成的加速器系统可以产生流强为12 m A和能量为1 .2 Ge V的质子束 (束流功率1 4.4MW) ,用以驱动1500 MW的核反应堆. Accelerator Driving System (ADS) is a new device for cleaning energy. A high intensity, high power proton beam provided by accelerators is used to drive a sub critical nuclear reactor. It is safe, reliable and can produce less nuclear waste, and also can be used to treat the nuclear waste from the classical reactor. An Energy Amplifier (EA), which is composed of three cyclotrons, is one type of ADS. It will be used to produce 14.4 MW proton beam (12 mA, 1.2 GeV) and to operate a 1 500 MW nuclear reactor.     

基于FPGA技术的加速器切束控制系统设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)中强流质子直线加速器,即ADS注入器Ⅱ,设计了采用现场可编程门阵列(FPGA)切束技术的加速器快保护控制系统。当系统检测到束流异常故障信号时能快速切断束流,并上传故障信息,方便故障排查和后期数据分析。该控制器基于FPGA设计,可实现光纤通信、串口通信、逻辑电平信号输出等功能。其中,光纤通信功能用于控制斩波器电源快速切断束流;串口通信用于实时传输设备状态信息;逻辑电平信号输出用于控制继电器产生开关量信号去远程控制保护设备,以防止运行设备的损害。通过现场运行测试,切束响应时间在10 s之内,达到安全设计要求。     

我国第一台回旋加速器主磁铁景观竣工

我国第一台回旋加速器主磁铁景观工程于2007年7月27日竣工验收。我国第一台回旋加速器于1958年在中国原子能科学研究院建成,与我国第一台重水反应堆并称为“一堆一器”,是我国步入原子能时代的标志。它曾连续运行30年,为我国低能核物理基础与应用研究做出了历史性贡献,培养了大     

ADS注入器Ⅱ10MeV加速器液氦分配系统设计

ADS注入器Ⅱ超导加速段的运行需要在4.2K(液氦)超低温环境下进行,针对注入器Ⅱ10MeV加速器低温恒温器的运行要求设计了一套液氦分配系统,该系统在满足加速器的低温恒温器工作的同时还具备给超导腔水平测试、垂直测试、磁铁测试等试验终端供液以及调节流量的功能。系统已应用于5 MeV加速器液氦的分配与调节以及超导腔垂直测试系统中,运行良好。重点介绍了液氦分配系统的工艺流程、阀箱的结构设计及调试运行情况。     

加速器驱动次临界系统中堆外中子注量率监测方法（英文）

在加速器驱动的次临界（ADS）系统中,次临界反应堆的功率控制是通过控制束流强度来实现。监测堆外中子注量率,不仅提供了反应堆功率指示,也为反应堆保护系统在启动和运行阶段提供了重要的监测信息,因此,堆外中子注量率的监测在ADS系统的控制与保护中起着非常重要的作用。采用3套裂变室和3套非补偿电离室来监测ADS堆外中子注量率。由于裂变室有脉冲、电流和均方电压3种操作模式,1套裂变室可以监测源量程、中间量程和功率量程等宽范围的反应堆功率。所以,使用的监测方法有3个优点,即:增加了监测通道的冗余度,提高了保护系统的可靠性,以及能提供更多的轴向功率分布信息。由于这些中子探测器对中子能谱很敏感,提出了一种有效的校准方法,即先用一个标准的中子源校准这些中子探测器,然后再将中子注量率除以一个修正因素。基于Geant4仿真结果显示,所提取的裂变室和非补偿电离室的修正因素分别为5和42。In an accelerator driven sub-critical (ADS) system, power control in sub-critical reactor is achieved through the control of the beam current. Excore neutron flux monitoring in an ADS system, not only provides indication of reactor power, but also provides important inputs to reactor protection system during startup and power operation, and thus plays a very important role in the control and protection of ADS system. This paper presents the excore neutron flux monitoring method which uses three fission chambers (FCs) and three uncompensated ion chambers (UICs). With three operation modes, pulse mode, current mode, and mean square voltage mode, an FC can monitor reactor power over a wide range from the source range to the intermediate and power ranges. The proposed monitoring method increases the redundancy of independent monitoring channels, improves the reliability of the protection system, and provides more information on axial power distribution. Since these neutron detectors are sensitive to the neutron energy spectrum, we propose an effective calibration method to provide the exact value of neutron flux, i.e., these neutron detectors are calibrated with a standardized neutron source, and then, a correction factor is added in the calibration by comparing the neutron energy spectrum of the neutron source with that in ADS system. Based on Geant4 simulation, the correction factors of 5 and 42 are extracted for FCs and UICs, respectively.     

强流质子加速器PXIe控制器的子控制系统

针对一台用于加速器驱动次临界系统(ADS)的强流质子加速器,即ADS注入器Ⅱ,开展其定时系统和快保护系统的研究工作,设计了一款可在这两个系统中应用的PXIe控制器。该控制器基于现场可编程门阵列设计,可实现光纤通信、PXIe总线通信、延时触发信号输出等功能。其中,光纤通信功能用于实现各PXIe控制器之间的数据传输;PXIe总线通信功能主要是为了实现控制器与工控机之间的数据交互;延时触发信号输出功能可以给出精确的低电压晶体管-晶体管逻辑电平标准的时序触发信号,从而保证加速器的各子系统和设备能够按照一定的时序协调一致地工作。     

加速器驱动次临界系统——先进核燃料循环的选择

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)是利用加速器产生的高能强流质子束轰击重核时产生的外源中子,来驱动次临界堆芯中裂变材料发生的持续的链式反应,使得长寿命放射性核素最终变为非放射性的或短寿命的核素,并维持反应堆运行,因而具有该系统所固有的安全性。ADS的中子能谱硬,通量大,能量分布宽,嬗变长寿命核素能力强,可大幅降低核废料的放射性危害,实现核废料的最少化,被国际公认为是核废料处理最有前景的技术途径。文章介绍了ADS研究的国家需求,概述了ADS技术原理及挑战,同时介绍了中国科学院战略性先导科技专项(A类)"未来先进核裂变能——ADS嬗变系统"这一研究课题实施进展情况,并对未来发展进行了展望。     

一种用于C-ADS低能束流传输线束流强度控制的新型可调限束光阑

为了实现超导直线加速器束流强度的连续可调,并满足加速器在线稳定可靠运行,针对我国加速器驱动次临界系统(C-ADS)低能束流传输线(LEBT)的束流强度调控,提出了一种新型的可调限束光阑。可调限束光阑采用两个相对旋转的镜像对称转芯,转芯的孔径在某一范围内可以实现连续变化,以刮除不需要的外部粒子,提高束流品质,降低束损,最重要的是可实现束流强度的在线连续可调,并满足圆形束的要求。仿真和试验结果表明,在0~10 mA范围内,可以有效地卡掉不需要的外部粒子束流,并实现束流强度的在线连续调节。该装置为质子直线加速器提供了一种方便的束流调试方法,能够满足ADS直线加速器稳定可靠的在线运行。     

中国加速器驱动次临界系统主加速器初步物理设计

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。     

ADS瞬态分析中的概率论-确定论耦合方法

针对加速器驱动次临界系统(ADS)瞬态问题,采用预估校正改进准静态方法(PCQS)处理时空中子动力学方程中的时间自变量,采用蒙特卡罗方法处理相应的空间-角度-能量自变量,重点解决了低次临界度下模拟计算不稳定的问题,验证了TWGIL-Seed-Blanket动力学基准问题和小型模拟ADS问题,得到瞬态过程的功率变化结果,与基于其他方法的程序比较,经初步验证取得了较好结果,证明了该耦合方法可行。     

与散裂中子靶物理相关的理论计算程序探讨I薄靶计算

利用中能强流质子加速器形成的散裂中子源作为外加中子源驱动次临界反应堆的洁净核能系统是目前国际上的一个研究热点 .散裂中子源是这个系统的一个重要部分 ,也是一个急需解决的重点.有关散裂靶物理的理论计算程序的建立和基准检验是目前工作的一个重点.The research for intermediate energy proton accelerator driven radiologically clean nuclear power system has attracted considerable attention. The spallation neutron source induced by intermediate energy proton nucleus interaction is a key point and has not solved yet for the transmutation and applications. The theoretical programs related to the spallation neutron source for accelerator driven system (ADS) are discussed at present work.     

HWR010超导腔提取耦合器的优化设计

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...     

加速器驱动的反应堆系统固态钨靶的优化研究

文中就加速器驱动的反应堆系统靶的几何设计、泄漏中子产额、泄漏中子能谱及靶中能量沉积问题进行了研究.提出了钨饼与水层组成的组合靶概念,在中子产额影响较小的情况下,较好地解决了固态靶散热问题.     

加速器驱动次临界系统注入器离子源控制系统

强流质子源及低能传输线是加速器驱动次临界系统(ADS)项目注入器的重要组成部分,为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统。根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用可编程控制器(PLC)和串口服务器等作为控制部件,在主控机中使用LabVIEW编程实现了对系统内所有设备的监控,并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布。设计的控制系统具有结构简单、工作可靠的特点,已经在系统调试中发挥了重要作用。     

基于现场可编程门阵列的加速器同步控制器设计

针对加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ的控制中对于同步触发信号的要求,设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度同步控制器,它能为加速器设备提供同步工作所需的脉冲信号。控制器采用粗延时结合精延时的方式,FPGA实现粗延时,专用延时芯片实现精延时,提高了延时精度,同时增大了延时、脉宽及周期的调节范围。测试结果表明,该控制器输出脉冲的最小延时步距为0.25ns,延时、脉宽及周期调节范围为1μs~2s,周期抖动的标准偏差为70ps。该控制器输出信号满足要求,程序界面操作简便,通过串口RS-422远程控制稳定可靠。     

加速器驱动次临界系统散裂靶参数优化计算

采用国际开源程序包Geant4,构建高能质子束轰击加速器驱动次临界系统(ADS)散裂靶的物理模型,模拟计算质子轰击液态金属铅、铅-铋合金和汞靶的泄漏中子谱分布,以及计算不同能量质子对应的铅靶泄漏中子产额和轴向积分分布,获得1 Ge V质子对应的铅圆柱靶优化参数,考虑入射质子的利用率和整个堆芯的体积质量,优化靶半径范围为16～24 cm,靶高为100 cm,相关研究结果可为(ADS)散裂靶的物理和工程设计提供理论依据。     

CAFe DUMP前刮束器的设计研制

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。     

超导低温垂测2K系统设计

为了检验加速器驱动次临界系统直线加速器中的超导腔性能,需要在超导腔装入低温恒温器之前进行低温超导测试(2K、4K)。为满足25MeV超导直线加速器调试运行,需要建造一套超导低温测试系统与实验平台,用来对超导腔的性能进行垂直测试,检验腔体是否达到设计目标,使其满足工程使用需求。     

核电站乏燃料对生物圈的影响及ADS 对策

介绍了核电发展状况和核电产生的乏燃料中的锕系及长寿命裂变产物核素, 在毒性方面评述了这些核素对生物圈的影响, 最后提出用加速器驱动的次临界系统嬗变核废物的对策, 以减轻或消除核废物对生物圈的影响。 The current status of nuclear power development and the actinides and some Long Lived Fission Products (LLFPs) in nuclear power spent fuel have been introduced. The radiation effect of spent fuel on biological circle in the viewpoint of Biological Hazard Potential (BHP) and Annual Limit of Intake were evaluated. The Accelerator Driven Sub critical System （ADS） as a strategy to transmute Minor Actinides (MAs) and LLFPs was recommended in order to reduce or eliminate the radiation effect of spent fuel on biological circle.