20MeV直线感应加速器束流输运系统设计

论述了20MeV直线感应加速器束流输运系统设计。从束流动力学的基本原理出发,通过对空间电荷效应、输运磁场波动、束流Corkscrew运动和BBU不稳定性等影响因素的分析,着重介绍了保持束高品质输运的关键技术和措施。针对强流束输运的特点,给出了输运磁场配置的一般原则,在文章的最后,概述了束流输运系统的总体布局,提出了计算机辅助设计的想法。     

压力水介质脉冲击穿实验研究

 为了提高水介质脉冲形成线的储能密度和减小大型加速器的脉冲功率系统几何尺寸，实验研究了水在静压力作用下的耐压强度。简要介绍了液体绝缘介质的击穿机理，在设计的水介质耐压实验装置上研究了去离子水介质在压力作用下的脉冲击穿特性。结果表明，当压强由0.1MPa增加到0.7MPa时，水的击穿场强由25.3MV/m增加到46.7MV/m。     

“神龙一号”直线感应加速器多功能腔设计

 多功能腔集真空泵安装、束流过渡漂移、束流在线测量及方便机器检修等诸多功能于一体，是“神龙一号”加速器束流传输系统的一个关键部件。简要介绍了多功能腔设计中的磁轴准直、输运磁场的连续性以及横向阻抗几个关键问题，阐明了多功能腔的可维修特性和磁轴准直性能，分析了多功能腔对输运磁场连续性的影响，计算了多功能腔的低横向耦合阻抗，并提出了降低横向耦合阻抗的措施。多功能腔的应用简化了束流传输线的结构，提高了束流传输线的性能，将在“神龙一号”直线感应加速器的调试中起到非常重要的作用。     

流体物理研究所高功率脉冲技术研究进展

中国工程物理研究院流体物理研究所是中国最早开展高功率脉冲技术研究的单位,文章简要回顾了流体物理研究所50年来在高功率脉冲技术研究方面的研究情况,介绍了中国大型高功率装置的典型代表、新近建成的世界最高水平的直线感应加速器神龙一号装置(20MeV,2.5kA,80ns),以及超高功率装置--正在建设的用于Z箍缩研究的初级实验平台(PTS,8-10MA,90ns).神龙一号是由84个感应腔串接而成的强流脉冲直线感应电子加速器,每个感应腔由Marx高电压发生器和Blumlein脉冲形成线组成的高功率脉冲系统驱动,逐级加速电子束打靶,通过韧致辐射产生强X射线,对武器内爆过程进行瞬态闪光照相.PTS装置是一台基于Marx发生器和水介质脉冲成形技术、由24路相同模块并联构成的超高功率装置,其单路验证性样机已经完成研制并达到设计指标要求,PTS主机的建设正在进行中.文章还介绍了近几十年来在高功率开关、直线感应加速器(LIA)、Z箍缩、脉冲X光机、爆磁压缩技术、重复频率脉冲技术、直线变压器技术、时间分辨快脉冲诊断技术等高功率脉冲技术方面的研究进展.     

神龙一号加速器调试

介绍了神龙一号直线感应加速器脉冲功率系统、注入器、束流输运系统、轫致辐射转换靶的调试情况, 给出了调试结果, 并对下一步工作进行了展望. 调试结果表明, 神龙一号加速器全面达到设计指标.     

质子照相中容器引起的模糊

 为了弄清质子照相中容器引起模糊的大小,以质子与吸收体的多次库仑相互作用为基础,结合负幺阵成像磁透镜系统的特性,推导出了容器模糊的半高全宽表达式。研究表明:容器的模糊半高全宽与容器至客体的距离成正比,与容器厚度的均方根成正比,与质子的动量成反比;容器的前后壁都对模糊有贡献;相同条件下,计算得到Al制容器的模糊小于Fe制容器的模糊;半径200 cm、厚5 cm的Al制容器的模糊为1.30 mm,大于客体的模糊,同时蒙特卡罗程序的模拟也得到了相同的结果。     

“神龙一号”直线感应电子加速器

"神龙一号"加速器是一台20 MeV直线感应电子加速器. 本文介绍了"神龙一号"的物理设计、研制过程和调试结果. 物理设计主要分析了加速器研制的技术难点,并给出各分系统应达到的技术要求和具体结果. 文中重点介绍了脉冲功率系统、注入器、束流的调试情况,调试结果表明,"神龙一号"加速器输出电子束的参数为：电子能量20MeV、束流强度2.5kA、束流脉冲宽度～70ns、能散度0.64%、发射度2060mm·mrad、打靶焦斑尺寸1.2mm .     

密度提取中吸收系数的使用

 研究了能谱效应的影响，进行了理想的蒙特卡罗(MC)数值闪光照相。在密度提取中使用了3种不同的吸收系数——MC谱光子平均能量对应的单能质量吸收系数、波恩近似公式谱有效质量吸收系数和MC谱有效质量吸收系数。研究结果表明，使用MC谱有效质量吸收系数有效地减小了密度提取中能谱效应的影响。粗略的波恩谱使密度均方根误差小于1.5％，精确的MC谱则获得了均方根误差小于0.5％的理想结果。     

玻璃陶瓷Blumlein线的传输特性

研究了以不同电极宽度的玻璃陶瓷平板传输线所搭建的Blumlein线传输特性。为获得高压快脉冲输出,实验采用了正失配负载以及通过激光二极管触发的高工作场强光导开关。在几种不同电极宽度的平板Blumlein脉冲形成线实验中获得了具有平顶的脉宽9ns的高压脉冲,脉冲幅值可达20kV以上;由于开关偏置电压较低,导致开关内阻变大,输出效率变低。     

10T脉冲磁场的亥姆霍兹线圈热和力分析

亥姆霍兹线圈在产生数十T的准静态脉冲磁场的装置中得到广泛应用。以自行研制的一套用于磁压剪实验技术的脉冲磁场发生系统的亥姆霍兹线圈为研究对象,结合装置的电参数,利用有限元软件ANSYS对装置放电过程中线圈的热和力进行了仿真研究。研究结果表明,当装置在线圈中产生上升时间约1.34 ms、幅值14.37 kA的放电电流和10.7 T的磁场时,线圈中的最大温升约150℃,最大应力近0.5 GPa,铜导线中的最大应力约0.2 GPa,线圈导线变形位移小于0.05 mm。基于分析结果,在线圈制作时,选择绝缘层耐温超过200℃、抗拉强度0.5 GPa的铜导线作为线圈绕线,选择抗拉强度达5.8 GPa的柴龙纤维绕制在铜导线外层进行加固,并制作了相应结构的亥姆霍兹线圈对。利用该线圈对进行的放电实验测试结果表明,在满足设计指标的情况下,线圈对结实可靠,可重复使用。