100 MeV强流质子回旋加速器剥离靶驱动控制系统研制

100MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)加速负氢离子,引出系统为电荷交换方式的双向剥离引出系统,剥离靶是引出系统的核心装置。剥离靶系统四维联动定位精度要求高。为满足剥离靶驱动控制系统要求,采用了PLC控制驱动电路,读取位置反馈信号,对运动控制形成负反馈闭环的控制方法,实现了引出系统的各项运动控制要求并达到了设计指标。经调试,该加速器于2014年7月首次成功引出75～100MeV质子束流,引出效率达99%以上。剥离靶驱动控制系统经加工调试,满足引出系统的各项技术要求,目前已投入运行2a,可靠性得到了验证。

CYCIAE-100的直流流强监测器研制及实验验证

100MeV强流质子回旋加速器(CYCIAE-100)加速H-,引出质子束能量为75~100MeV、最大束流强度为200μA。为对束流输运线上的质子束流强度进行无阻挡实时监测,选择了直流流强监测器(DCCT),其在设计上考虑了空间限制、杂散磁场和外部高频干扰信号等因素对探头的影响。探头外采用了三重磁屏蔽设计,磁屏蔽外为1层黄铜的电屏蔽。采用了绝缘垫圈隔断束流输运线的直流导电性,束流输运线管壁通有冷却水以保证探头温度稳定。在绝缘垫圈处增加电容以满足探头对电容值的要求。采用高精度PLC-AI模块对DCCT的输出电压进行了读取。通过模拟束流的实验验证表明,DCCT设计合理可行,测量结果的线性度、误差等指标符合设计要求。

紧凑型回旋加速器物理问题及调束技术

介绍了紧凑型回旋加速器CYCIAE-100的特点及设计过程中重点考虑的一些物理问题,如紧凑型直边扇磁铁结构的轴向聚焦、异性高频谐振腔的设计、空间电荷效应等。研究了该加速器的调束技术,包括调束方案、诊断设备布局及径向靶测量的束流信息、物理图像。CYCIAE-100的主磁铁设计中,为降低磁铁和高频腔的加工难度而采用直边扇形磁极,为解决直边扇形磁极在大半径处的轴向聚焦力下降的问题,采用变气隙技术,从而有效提高轴向聚焦力。采用自行开发的基于PIC技术的宏离子模拟程序OPAL-CYCL进行了空间电荷效应的研究,结果表明,CYCIAE-100的极限流强为10mA。

100MeV强流回旋加速器径向靶的研制

在100MeV强流回旋加速器调试过程中,需对束流在加速器内的轴向和径向参数进行测量。径向靶系统是束流诊断系统中用于获取上述参数的主要部件,本文研制了3套阻挡式径向靶系统,并安装到加速器主体,获得了束流在连续加速过程中的轴向和径向分布,为加速器运行提供了相应束流参数,并为后续加速器升级工作提供了必要的条件。

中国原子能科学研究院紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术研究

中国原子能科学研究院(CIAE)在20世纪90年代建造了一台30 MeV紧凑型强流质子回旋加速器后,经过近30年的发展,先后自主研发成功了基于剥离引出技术的能量为10 MeV、14 MeV、100 MeV、硼中子俘获治疗用14 MeV/1 mA等系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器。建成的100 MeV紧凑型强流质子回旋加速器(CYCIAE-100),是目前国际上能量较高的一台紧凑型强流质子回旋加速器,最高流强达到520μA,束流功率达到52 kW。建成的硼中子俘获治疗用的质子回旋加速器,也是我国首次自主研发成功的引出质子束流强达到mA量级的强流质子回旋加速器。在系列能量的紧凑型强流质子回旋加速器研发过程中,CIAE对剥离引出后的束流色散效应、剥离膜与束流夹角对引出后的束流品质的影响、单圈剥离引出技术等紧凑型强流质子回旋加速器剥离引出技术等方面展开了研究,且自主开发出了剥离引出计算程序,为紧凑型强流质子回旋加速器的应用作出了贡献。

强流负氢离子源发射度测量仪研制

在加速器技术研究中,束流发射度是反映束流品质的重要物理参数,也是加速器和束流传输线设计的重要依据。100MeV回旋加速器采用18mA强流负氢离子源来产生负氢束,为了准确测量离子源的发射度,研制了一台强流负氢离子源发射度测量仪,介绍了其基本原理、机械设计和实验结果,得到了离子源的发射度信息,为100MeV回旋加速器的设计提供了发射度参数。

100 MeV回旋加速器的高功率质子束流线研制

为调试100 MeV回旋加速器高功率束流及放射性同位素研制,设计了一条高功率质子束流线及可插拔式高功率束流调试靶。研究了100 MeV回旋加速器引出区色散效应及剥离膜的散射效应,从而优化了光学模拟的初始参数,使得模拟结果更加精确。高功率束流调试靶设计为可插拔式以代替常用固定式调试靶,该靶插入束流管道中时可进行高功率质子束流调试,在拔出时,质子束流可直接轰击束流线终端的靶站以生产放射性同位素。优化了高功率束流调试靶的水冷结构,确保调试靶可承受500μA以上的质子束流。经调试,该束流线可传输最高流强520μA的质子束流。

100 MeV强流质子回旋加速器的调试

中国原子能科学研究院研制的100 MeV强流质子回旋加速器是国际上最大的紧凑型强流质子回旋加速器,取得了多项先进束流指标。截至2018年底,该加速器完成了分系统、整机调试,开展了多项物理实验,已稳定运行2 000 h以上。本文将重点介绍100 MeV强流质子回旋加速器的调试过程以及调试中所解决的关键技术问题和调试结果。

230MeV超导回旋加速器束流测量装置的设计研究

在230Me V超导回旋加速器调束的过程中,需要对束流的大小形状和对中情况进行测量分析,束流测量装置可以满足上述要求。本装置利用径向靶和包络靶可以测量半径150mm到850mm范围内的束流,采用了双X型圈密封结构,大大缩短了径向空间,密封性能好。直线驱动装置运动平稳可靠,靶杆带动靶头运动精度高,可为后续的束流测量装置的设计提供参考依据。

CYCIAE-100回旋加速器质子照相束流线控制系统的研制

为了对质子照相束流线设备进行远程监测与控制,实现束流线各子系统的安全联锁功能,研制了一套采用标准控制模型结构的分布式EPICS控制系统。该控制系统通过PLC组态实现了开关逻辑设备的安全联锁及工艺流程控制。核心控制系统采用EPICS建立了多个IOC作为控制器。针对不同CPU构架下的服务器搭建了交叉编译环境。针对数字电源设备与真空仪表设备使用StreamDevice完成设备驱动及通信协议的开发,并通过建立IOC动态数据库,实现了IOC对流设备和PLC信号的监测与控制功能。使用CSS设计OPI,实现了上位机对EPICS IOC中数据的透明访问。该束流线控制系统已成功应用于CYCIAE-100回旋加速器的质子照相物理实验中。通过长时间的运行,控制系统的可靠性、安全性得到了验证。控制系统的稳定运行,为质子照相实验的开展奠定了基础,对类似的控制系统研制具有一定的参考价值。

BNCT回旋加速器磁场测量全自动控制系统研制

由于BNCT回旋加速器的磁间隙极小,为满足磁场测量要求,本文设计、研制了一套用于BNCT回旋加速器磁场自动化测量的装置。测量过程由测量臂的径向运动和角向运动来实现,径向和角向的运动均采用步进电机实现,在上位软件上实现位置上的半闭环控制,最终,通过相应的控制算法,将实际径向精度稳定在±110μm以内、实际角向精度稳定在±20″以内。同时,为了缩短测磁时间,优化了运动控制算法,编写了相关控制程序和上位机操作软件,最终解决了回旋加速器测磁过程中定位精度低、耗费时间长等问题。经过多次测磁过程的验证,该系统能够进行磁场的自动测量,并且过程中也无需人工干预,工作稳定,满足测磁精度和时间的需求。

现代测绘技术在工程测量中的运用和完善策略分析

从现代测绘技术的应用和发展现状，极大程度上满足工程测量的需求，提高测量作业的效率和质量。然而面对复杂的工程测量以及不断提高的标准，还需要对现代测绘技术进行优化和完善。现根据工程测量实践，分析现代测绘技术的应用，提出测绘技术应用的完善策略，共享给相关人员参考。

地理信息系统在地下管线规划及管理中的影响分析

在当前城市化发展的过程中，地理信息系统有重要的作用，在地下管线的规划和设计中占据重要的地位。地下管线的规划和管理比较复杂，对相关的信息系统提出更高的要求，在当前管理背景下，将高度集成化的网络化信息技术、地理科学和遥感技术等应用到地理信息系统中，成为地下管线管理的主要发展趋势。在本次研究中以地理信息系统的基本流程为基础，对如何实现管线的规划进行了分析。

无人机遥感测绘技术的运用研究

本文以无人机遥感测绘技术为核心，分析了无人机遥感测绘技术的优势与作用，提出无人机遥感测绘技术运用方式，提高工程测量测绘效率，保证数据的准确性和真实性，希望为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助。

强流回旋加速器综合试验装置的研制

为了实验研究强流回旋加速器的整机设计技术、主磁铁和束流诊断等关键部件的设计与加工工艺技术,完成100MeV回旋加速器的设计验证,并为今后逐步提高流强创造试验条件,目前在中国原子能科学研究院已建成一台10MeV,430μA的强流负氢回旋加速器综合试验装置,包括负氢离子源、轴向注入系统、中心区、主磁铁与主线圈、高频谐振腔、剥离引出系统等主体设备,以及配套的高频功率源、各类高压、稳流电源、电气、诊断、控制、真空、水冷、气动、安全联锁等系统.本文报告了该装置的设计与各系统研制以及整机束流调试结果等工作.

LabVIEW在束流信号控制系统的应用

1OOMeV束流诊断系统中的径向靶采用美国国家仪器(NI)公司的步进电机控制卡进行运动位置控制,双丝扫描系统采用了气动控制运动方式。这两套系统同时采用数据采集卡对径向靶和双丝扫描系统捕捉到的束流信号进行采集数据采集,得到束流分布信号。为了更好地实现对径向靶和双丝扫描系统的控制和信号采集,采用了NI公司的LabVIEW图形化软件开发环境,实现了所需的功能。