中国散裂中子源快循环同步加速器主准直器的设计与研究

为满足强流加速器对准直器高散热性能、高抗辐射性能、超高真空、高定位精度、高稳定性和在线实时调整等特殊要求,在CSNS/RCS主准直器设计时针对结构方案和控制方案进行了详细设计和研究,针对关键部件:刮束器、真空盒、驱动装置和远程快速拆卸装置等设计难点进行了阐述,在设计中使用ANSYS完成了刮束器的热分析及支架强度和变形校核,用FLUKA程序对辐射屏蔽进行了分析和设计,确保主准直器设计的可靠性。

基于ANSYS和Matlab的CSNS/RCS主准直器的运输振动分析

以中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)/快循环同步加速器(Rapid Cycling Synchrotron,RCS)主准直器为对象,研究从合肥某工厂通过公路运输到位于东莞的CSNS装置地运输过程中的振动情况。整个主准直器装置中,最薄弱的部位是刮束器的薄钨片,其质地硬而脆,运输途中的振动可能导致其发生破坏。考虑到装置造价高,制造周期长,现场无条件修复,对运输过程的安全进行评估很有必要。文中运用Matlab/Simulink建立卡车模型,仿真运输过程得到振动信号,通过试验测得实际运输过程的振动信号,将两种情况下获得的振动激励加载到ANSYS中的主准直器模型中,由此获得薄钨片在虚拟运输过程中因振动而产生的应力。通过仿真和试验,验证了仿真模型的有效性,得到了安全运输的指导车速。对加速器设备的运输振动安全评估具有实际意义。

CSNS/RCS中主要阻抗元件的仿真计算研究

中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)是强流质子加速器,对环中真空元件的阻抗研究是判断束流能否稳定运行的重要依据。通过正确估算环中元件阻抗,可及时对元件的阻抗进行有效控制和防止束流不稳定性发生,从而减小束流损失。本文利用CST电磁场仿真软件给出了RCS环中高频腔及准直器的耦合阻抗,并探讨了bus-bar结构对高频腔本身及束流稳定的影响,发现需重新设计bus-bar结构使腔固有频率大于10MHz才能彻底解决因共振可能引起的丢束。此外,计算表明,主准直器屏蔽有利于减小耦合阻抗及损失功率,在安装代价较小的情况下需对主准直器进行屏蔽。