中国环流三号多发破碎弹丸注入器初步工程设计

多发破碎弹丸系统是中国环流三号(HL-3)托卡马克装置开展破裂缓解实验研究的必备系统。依据HL-3装置的运行参数及物理需求开展了多发破碎弹丸注入器的初步工程设计。重点开展了弹丸基本参数的设计以及发射、破碎方式等选型,结合多发破碎弹丸注入器的系统设计及工艺布局,通过热力学分析对初步工程设计方案进行了确认。弹丸注入器的制备系统采用原位冷凝和气动加速的方式分别制备和发射共计三颗弹丸,弹丸尺寸分别为一颗Φ7 mm、两颗Φ5.5 mm,长径比为1.3,设计发射速度为200~300 m/s。

注入器模组低温恒温器设计及分析

深圳中能高重复频率X射线自由电子激光(S3FEL)项目计划采用双注入器设计,每套注入器需要一台注入器模组。由于注入器模组内部超导腔采用ABBA的结构形式排列,因此注入器模组低温恒温器外部结构以及内部导冷形式与标准模组有所不同。介绍了注入器模组低温恒温器的设计,对关键零部件的强度、形变和温度场分布进行了有限元分析,并评估了低温下超导腔位置的变化,为注入器模组低温恒温器的设计提供理论依据。

作为BEPCII预注入器的光阴极注入器(英文)

为了提高并且采用双束加速技术以进一步提高BEPCII正电子从直线加速器注入到储存环的速率,BEPCII(Bei-jing Electron Positron Collider Upgrade Project)正在建造带有两个次谐波聚束腔的新预注入器。提出了使用光阴极注入器作为BEPCII预注入器的新方案,其性能优于次谐波聚束系统:发射度和能散至多为次谐波聚束系统的1/4,100%的传输效率,没有卫星束团的干扰,等。此外,还分别对光阴极注入器在高电荷量和低电荷量两种情况下的束流动力学进行了模拟计算和优化研究,并将其性能与正在建造的次谐波聚束系统和旧聚束系统的性能进行了比较和讨论。由此光阴极注入器产生的电子束还可以在将来用作激光-等离子体或激光-非传导性加速结构的尾场加速研究。

光阴极RF腔注入器

光阴极 RF腔注入器是一种强流、窄脉冲 ( ps量级 )、低发射度的电子束源。给出了 CAEP光阴极 RF腔注入器的结构和实验结果 ,结构主要包括驱动激光器、Cs2 Te阴极制备室、2 .5个 RF腔、高功率微波源和测量仪器等 ,其中驱动激光器的参数是影响注入器电子束质量的重要因素 ;该光阴极 RF腔注入器可稳定输出能量 2 Me V、流强 70 A、发射度约 4 mm·mrad的高亮度电子束流。

3.5MeV注入器脉冲功率系统

用于直线感应加速器的3.5MeV注入器脉冲功率系统采用了感应叠加原理.整个系统包含了脉冲形成系统、触发系统以及感应腔负载.脉冲形成系统主要由Marx发生器和Blumlein脉冲形成线组成,产生12个脉宽约90 ns,幅度约200kV的高压脉冲,通过12个感应腔和变阻抗阴阳极杆,在阴阳极间隙处产生3.5 MV的二极管电压,由天鹅绒阴极发射强流电子束.触发系统主要由两级触发开关构成,严格控制12个高压脉冲的输出时间,时间分散性统计值小于1 ns(动作时间抖动).采用该脉冲功率系统注入器能产生能量约3.5 MeV,电流2～3 kA的强流电子束.

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。

用于中性束注入器的4.2K液氦低温冷凝泵的设计

在中性束注入器的研制中 ,大抽速低温泵的设计是其中非常重要的一部分。本文结合中性束注入器对真空系统的要求 ,介绍了中性束注入器真空系统的构成 ,并以布置于中性化室部位的低温泵为例 ,详细阐述了用于中性束注入系统的低温泵的结构设计以及抽速确定、冷凝面积确定等关键问题 ,成功设计了一套完全满足中性束注入系统对动态真空度要求的低温泵。

中性束注入器离子源测试台可编程逻辑控制系统

为实现对离子源测试台系统现场设备的实时监控,设计了一套基于现场总线(Profibus)通讯协议的可编程逻辑控制器(PLC)系统。根据综合测试台测控要求确定PLC系统硬件配置,组建单主站Profibus-DP网络实现高速分布式I/O系统。该系统实时监测现场设备状态并与中性束注入总控实时交换数据,协调控制现场设备按序稳定运行。全图形化的人机操作界面实现了系统运行的可视化操作,数据的实时存储和显示为物理操作人员提供了实验分析依据。整个系统控制稳定可靠,重复性好,兼容性及扩展能力强。

2MeV有箔注入器的束流调试

为 2 0 Me V直线感应加速器建造的 2 Me V注入器经过一年多实验调试 ,束流技术指标已达到能量 2 Me V、束流 3 k A、亮度≥ 1 0 8A/ ( m· rad) 2 。建立了二维数字模型 ,并对注入器的电子发射和束流传输过程进行模拟 ,模拟结果指导了实验调试。分析了有箔二极管中发生的聚焦作用。

中性束注入器Tank充气特性对离子源放电的影响

利用对PV 10型压电阀定标实验 ,研究了中性束注入器Tank内补充气体的参数对离子源放电弧电流的影响 ,对比压电阀脉冲电源的脉宽和幅值 ,显示后者对Tank内补充气体量具有更显著的线性关系。据此进行的中性束注入器离子源放电实验结果表明 ,采用压电阀定标值计算获得的参数 ,可以稳定重复地获得最大放电脉宽达到 4 0 0ms的等离子体弧电流 ,为下一步向托卡马克装置注入高能中性粒子束奠定了应用基础。

嵌入式故障注入器HFI-4的研究与设计

管脚级故障注入是对原型系统进行可信性验证的一种常用的方法 .本文提出了一个基于嵌入式注入方式的管脚级故障注入工具HFI 4的设计方案 ,并重点讨论了设计过程中遇到的方向控制、同步控制、结果回收等几项关键技术的解决方案 .

EAST中性束注入器加速极电源设计

文章介绍了80 kV,80A EAST托卡马克装置中性束注入器加速极电源的设计方案,该方案利用脉阶调制技术,引入一种新颖的80个不可控直流电源模块串联的解决方案;加速极电源的输出电压取决于投入的模块数,通过开关可调节输出电压在0%～100%额定电压范围内阶梯变化;与传统的整流加串联真空调整管方案相比较,该方案具有多方面的优点.

中性束注入器漂移管道用低温泵的设计

随着中性束注入器研究的深入开展,我们在成功地设计了一台真空室用的400000L/s低温泵的基础上又对漂移管道用的20000L/s的低温泵进行研制。本文在详细分析漂移管道特点及其对低温泵结构的特殊要求的基础上,对低温泵的结构及冷凝板的温度分布进行具体的分析。设计了一台符合中性束注入器漂移管道特殊要求的液氦低温泵。

医用电子直线加速器注入器系统故障定位专家系统模型设计

目的:探讨医用电子直线加速器注入器系统故障定位专家系统模型的实现。方法:医用直线加速器注入器系统故障诊断难度大,不确定性高,故需深入的分析总结基于对医用电子直线加速器注入器系统主要故障类型的故障机理。文章同时剖析了系统故障诊断机制的内容及特点。结果:针对直线加速器注入器故障诊断的特殊性提出了故障逆向推理机制,对推理机制的可行性进行了分析,得出了执行故障逆向推理机制的具体步骤,为系统故障诊断提供了理论依据。结论:利用故障树分析技术对直线加速器注入器故障定位方法切实有效,简单可行。

光阴极注入器的驱动激光器

光阴极注入器要求驱动激光器的激光时间抖动小、脉冲宽度窄、激光波长短和脉冲功率高。从原理和实验上介绍光阴极注入器的驱动激光器 ,包括连续波锁模振荡腔、时间同步、激光脉冲功率放大等 ;该激光器输出激光微脉冲宽度 1 0 ps,微脉冲时间抖动小于 2 ps,宏脉冲宽度 2 .5μs,峰值功率 1 0 0 k W,已用于光阴极 RF腔注入器实验 ,并获得了很好的结果。

基于ANSYS的中性束注入器主真空室结构力学分析

利用ANSYS软件建立了EAST中性束注入器样机主真空室的有限元模型,分析了主真空室的受力情况;主真空室由三段组装而成,依据实际的材料和受力情况,分别对三段放置于地面以及整体连接放置在导轨上两种工作状况下进行结构静力学分析,得到了相应工作状况下的结构应力分布和变形情况。分析表明主真空室在两种工作状况下最大Von-Mises等效应力值小于材料屈服强度,主真空室结构是安全和稳定的,分析结果给主真空室下一步的优化设计和结构选材提供了依据。

运行时软件故障注入器的设计与实现

针对实际故障诊断中难以有效获得故障现场信息的问题,提出通过在软件运行时注入故障的方式获取故障现场信息,设计并实现一种运行时软件故障注入器,给出其中的故障脚本描述语言、故障库和故障注入器算法。实验结果表明,该注入器能有效实现故障注入,获取故障现场信息。

用于高平均功率FEL的DC-SC光阴极注入器

为获得用于高平均功率自由电子激光 (FEL)的高平均流强电子束 ,设计了一种新型的 DC- SC光阴极注入器 ,并对其进行了优化设计和束流动力学研究。该注入器由皮尔斯直流引出结构、1+1/ 2超导腔和同轴功率耦合系统组成 ,可以提供高品质、CW模式或高占空比的电子束。模拟和优化结果表明 DC- SC光阴极注入器完全可以用于高平均功率自由电子激光。

EAST中性束注入器研制进展

EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)作为世界上第一个全超导非圆截面托克马克,其目标是研究1 000 s的长脉冲稳态运行的前沿性物理问题,要达成这一目标,必须有高功率电流驱动和辅助加热系统以实现EAST装置的高参数稳态运行。中性束注入(Neutral Beam Injection,NBI)加热是等离子体辅助加热和维持最有效的手段之一,为此一套注入功率4–8 MW、脉冲宽度10–100 s的中性束注入系统于2010年开工建设,并于2014年实现了对等离子体的加热和驱动。本文主要展示了EAST中性束注入器的最新进展,从长脉冲束引出和高功率束引出两个方面介绍了EAST中性束注入器综合测试台的最新实验结果,结果表明在束功率和脉冲宽度方面已经达到或超过设计指标。

HLSⅡ新的注入器束流强度测量系统

合肥光源升级改造任务已基本完成,注入器实现满能量注入。为适应新的注入器束流强度的测量需求,设计了新的注入器束流强度测量系统,该系统利用安装在真空腔上的3个快速束流变压器(FCT)和2个积分束流变压器(ICT),能够实现束流流强和电荷量的非拦截实时测量。为了准确获取束流参数,首先对束流变压器(CT)传输电缆进行了在线和离线标定;由于ICT输出信号信号幅度较小,噪声大,设计了低噪声前置放大器以改善信噪比;考虑低频谐波噪声和Kicker噪声的干扰,软件中通过适当的算法对噪声进行了处理;最后给出了部分在线实验结果。实验结果表明,束流传输效率约为27.4%,注入效率约为44.3%。