用于质子直线加速器的强流电子回旋共振离子源

研制了一台用于加速器驱动次临界系统 (ADS)的强流电子回旋共振离子源。在 30keV能量下 ,引出的氢离子最大束流达到 1 0 0mA ,质子比好于 85 % ,引出束流密度最高可达 34 0mA/cm2 。初步测定的发射度约为 0 1 1πmm·mrad。已通过了 1 0 0h的连续运行考验。

碳化钛及其复合涂层材料抗氚渗透层的稳定性

研究了３１６Ｌ不锈钢表面镀ＴｉＣ和ＴｉＮ＋ＴｉＣ复合涂层材料的抗氚渗透层在聚变环境中的稳定性。研究结果表明，ＴｉＣ和ＴｉＮ＋ＴｉＣ复合涂层材料经化学热处理后在其表面层生成的抗氚渗透层能抗Ｈ＋离子辐照，能抗很大的温度梯度和热循环。

BRISOL谱仪关键技术研究

HI-13串列加速器升级工程在线同位素分离器(BRISOL)需对同质异位素进行分辨,谱仪设计质量分辨率为20 000,是很高的技术指标,对离子源、高压、分析磁铁、四极透镜等设备均有很大的挑战。本文详细介绍了BRISOL谱仪关键技术及其测试结果。能散对谱仪的质量分辨率影响较大,BRISOL谱仪设计采用异能大小铁结构消除能量色散。离子源采用表面离子源,并采用三电极引出系统,中间电极电压可调用以优化束流品质,优化后离子束RMS发射度好于3.8πmm·mrad。分析磁铁采用表面线圈进行磁场垫补,垫补后积分场均匀性好于3.5×10^(-5)。为修正像差,大分析磁铁安装了β线圈和γ线圈,同时,在分析磁铁前后共设置了4台电六极透镜。

产生放射性核束的厚靶的物理设计

介绍用来产生放射性核束的厚靶的物理设计过程，提出对靶材料特性和温度条件的严格要求，列举了几种候选靶材，设计了１个石墨靶衬并合理安排靶的水冷散热结构，计算了厚靶的三维温度分布情况。计算结果表明：此厚靶完全能够承受最高达１４ｋＷ的质子束入射束流功率，靶的温度可以根据不同要求控制在１３００—２０００℃。

射频四极场加速器低能强束流传输注入系统的实验研究

对加速器驱动的次临界系统(ADS)的射频四极场(RFQ)加速器的低能强流束流传输系统进行实验研究,给出了在强流离子束束腰附近测量束流参数的方法,并测量了强流质子注入系统在RFQ入口处的束流参数。目前,该系统已成功地应用于强流射频四极场质子加速器中。

高质量分辨率分析磁铁磁场测量及垫补

串列加速器升级工程在线同位素分离器(BRISOL)需对同质异位素进行分辨,谱仪设计质量分辨率为20 000。本文介绍了BRISOL分析磁铁的磁场测量及垫补。为达到20 000的质量分辨率,BRISOL谱仪采用由2块小铁和2块大铁组成的异能大、小铁结构消除能量色散。主分析磁铁磁场均匀性要求好于5×10^(-5),采用表面线圈对磁场进行垫补。垫补后,好场区范围内积分场均匀性由3×10^(-4)提高到了3.5×10^(-5)。

CIAE强流ECR离子源研制

本文介绍了研制的一台强流ECR微波离子源,其能从7mm直径的圆孔引出大于150mA的氢离子束(75keV),质子比达90%。该离子源采用独特的结构提高了离子源寿命。离子源在75keV、110mA束流条件下连续工作超过220h,束流中断2次,不间断工作时间超过150h。

HINEG强流氘氚中子发生器方案设计分析

HINEG(High Intensity Neutron Generator)中子发生器是正在设计建造的直流/脉冲两用型强流氘氚聚变中子发生装置。本文给出装置的总体方案,并对其主要设计特点进行分析。HINEG直流中子强度的最高设计指标为3×1013 n/s,脉冲中子脉冲宽度的设计指标小于1.5ns,束流光学计算结果表明,总体方案设计可以满足设计指标要求。系统设计的主要特点包括螺线管透镜选束聚焦、高梯度均匀场加速管加速和高能段切割的脉冲化方式。

紧凑型强流ECR源

建立了 1台紧凑型强流ECR源。共振磁场由 1个小电磁线圈及软铁回路产生 ,磁场可调 ,能保证放电处于最佳条件。研究了气压、微波功率及共振磁场对放电的影响。在 550W的放电功率下 ,从直径 4mm引出孔引出了 35mA的H+ 离子束 (J =2 80mA/cm2 ) ,引出H+ 离子的质子比超过 90 %。从源中还引出了 7mAO+ 、8mAN+ 、12mAAr+

氢氦离子注入机的研制

本文介绍了正研制的氢氦离子注入机的结构和各部分的主要性能指标。它的最高能量为200 keV,可按一定比例同时用氢氦两种离子进行注入实验。该机经调试,各项主要指标已达设计要求,工作稳定可靠。

BRISOL弱束流剖面成像仪的实验研究

本文介绍了北京放射性核束装置同位素在线分离器中弱束流剖面成像仪的研制情况,包括装置的组成、图像的获取和发光材料CsI对束流的光学响应,给出了初步实验结果。实验结果表明,这种基于CsI(Tl)闪烁晶体的束流剖面成像的方法可用于同位素在线分离器的调束。

速度选择器电极结构的优化

速度选择器是束流传输的重要元件,电场的均匀性对速度选择器的性能有重要影响。本文利用有限元计算程序,对速度选择器的电极结构进行了优化。计算结果表明,通过对电极边缘区的优化,在不增大电极尺寸的情况下,可使优化后的均匀场区与具有均压结构的均匀场区范围接近。在速度选择器的设计中,利用优化的电极结构取代均压结构,可大幅简化速度选择器结构。

强流RFQ注入系统研制

本文介绍研制的强流RFQ注入系统。系统包括强流离子源、聚焦透镜、束流切割器等,注入系统在RFQ入口处形成了束流能量75keV、流强42mA、α参数为1.79、β参数为0.0596 mm/mrad、束流脉冲频率1-100 Hz、束流占空比1%-100%、发射度小于95.2πmm mrad的质子束,可满足强流RFQ对束流注入品质的要求。

^(62)Zn放射性核束的产生

介绍了利用串列加速器作为驱动加速器在线产生62Zn放射性核束的方法,包括靶的制备和束流调试方法,在线产生了能量为25 keV、强度大于106/s的62Zn放射性核束。也评估了实验产生放射性核束的效率, 实际测量了实验结束后的放射性剂量。

二极铁磁场一阶和二阶梯度指数修正

本文采用表面修正线圈对二极铁磁场一阶(α线圈)和二阶(β线圈)指数进行修正。当分别通电流I=3 A时,α=0.052、β=0.27。实验结果与理论设计符合得很好,α值相差约1%,β值相差约2%。

磁场可调永磁离子源

研制了一台磁场可调微波离子源,在离子源放电室处需要的磁场由一组永久磁铁产生,永久磁铁外部安装了铁磁回路,铁磁回路的结构可以很容易的手动调整,通过调整铁磁回路的结构,可以在放电室产生要求的磁场.在调试过程中,也可以调整铁磁回路以改变离子源内部磁场结构,有利于获得最佳放电条件.该源在测试中,从3mm直径的引出孔引出了17mA的离子束.

真空盒对二极铁场均匀性影响的研究

通过计算机模拟计算与实验相结合,讨论了真空盒磁导率对二极磁铁磁场分布的影响.结果表明当真空盒磁导率μ_r≠1时,真空盒将影响磁铁磁场分布,在磁场均匀性要求很高时,必须考虑真空盒的材料与尺寸对磁场均匀性的影响.

离子源引出系统研究

扩展Pierce理论的应用范围,通过解析求解泊松方程和拉氏方程,在固定发射面的情况下,得到了在给定束流强度密度下带状平行束外空间电位分布的一般方法,可为引出系统的设计提供一定的参考.

二极铁均匀场修正

HI-13串列加速器升级工程中的ISOL高质量分辨谱仪要求20000的质量分辨率,分析磁铁磁场均匀性要求好于1×10-5。要达到这样高的磁场均匀性,必须对磁铁进行垫补。介绍了二极铁表面线圈垫补均匀场的设计方法和制作工艺,并且基于现有的一块C型二极铁对表面线圈垫补均匀场的方法进行了实验研究。实验结果表明,采用表面线圈垫补后,场均匀性提高了一个数量级,积分场的均匀性从5×10-4提高到3×10-5。