中国散裂中子源快循环同步加速器射频系统的设计与研制进展

研制了大功率宽带快速扫频射频系统,其用于中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）中,主要包括铁氧体加载谐振腔、射频功率源、偏流源和低电平控制系统。射频系统工作重复频率为25Hz,扫频范围为1.022～2.444MHz,单个腔体（双加速间隙）可提供最大30kV加速电压。两级的调谐控制能解决快速扫频过程中的系统失谐问题,采用束流前馈、直接反馈等多种技术手段可对束流负载效应进行补偿。

中国散裂中子源/快循环质子同步加速器射频同步相位环路的数字化控制

介绍了中国散裂中子源/快循环质子同步加速器射频同步相位环路的数字化控制系统设计方案,并利用ALTERA公司的现场可编程门阵列开发面板进行了系统开发,完成了控制回路的编程与仿真,进行了桌面实验和低功率实验,并对其进行了分析与讨论。实验结果表明:同步相位环路运行稳定,控制误差小于1°,满足物理设计要求。

快循环同步加速器射频加速电压幅度的数字化控制

中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)中的射频低电平控制系统是基于FPGA的全数字控制系统,旨在完成对射频频率、加速电压和同步加速相位的控制。介绍了CSNS/RCS射频系统的低电平数字化控制设计方案,并着重对射频加速电压幅度控制回路进行了分析与讨论。电压幅度控制环路通过射频电压幅度信号与电压幅度设定值的比较,得到误差信号。误差信号经过控制器来控制输入到射频腔的功率,以达到稳定和改变腔压的目的。通过对控制对象的分析和建模,得到了满足系统要求的控制器。详细介绍了数字系统的实现,尤其是信号的解调和控制算法的实现。用ALTERA公司的DSP builder进行数字控制系统开发,系统仿真结果表明,环路误差信号大约于10μs(400个系统时钟)后归于0,整个电压幅度控制环路能稳定运行。

中国散裂中子源快循环同步加速器壁电流探测系统

在中国散裂中子源工程中,快循环同步加速器负责将剥离注入的能量为80MeV的质子束加速至1.6GeV后引出。在快循环同步加速器上共安装了两台壁电流探测器,用来观测束流从注入至引出过程中束团在时域上的变化情况。详细介绍了壁电流探测器在陶瓷间隙、磁性材料和匹配电阻等方面的设计考虑,以达到带宽满足百kHz到30 MHz的设计目标,并对实际带束流测量结果进行分析讨论。经实际在线运行测试,此壁电流探测器完全满足束流调试及运行需要。

中国散裂中子源快循环同步加速器束团长度研究

束团长度是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)束流动力学的关键参数,通过对束团长度的研究,可了解RCS的机器性能并进一步指导机器优化研究。本文对RCS 100 kW时的束团长度进行精确测量,100 kW引出时的束团长度为105 ns。RCS 500 kW时束团长度可能超过无损引出允许值,需压缩束团长度。理论上提高腔压可压缩束团长度,本文模拟研究500 kW时束团长度随腔压曲线的变化规律,模拟结果表明提高加速后半阶段的腔压可压缩束团长度,给出了500 kW时无束流损失引出的腔压曲线。基于100 kW束流条件实验验证了通过提高加速后半阶段腔压来压缩束团长度的有效性和可行性,实验测量结果与模拟结果一致。因此,提高加速后半阶段腔压是500 kW时无损引出束流的有效方法。

基于Labview的快循环扫频信号相位差测量算法实现

为了实现对中国散裂中子源(CSNS)/快循环同步加速器(RCS)射频系统中高频加速电压和束流两个同步变化的快循环扫频信号之间相位差的精确测量,需要选择合适的信号采集方案与相位差测量算法。介绍了常用的同频信号相位差测量算法,讨论了不同相位差测量算法的特点与适用性;详细描述了快速傅里叶变换(FFT)交叉谱法与加余弦窗FFT插值法两种相位差测量算法的原理。为了研究这两种算法在扫频信号测量中的适用性,利用NI的虚拟仪器技术以及Labview图形化编程技术,搭建扫频信号相位差测量系统,对这两种相位差测量算法进行仿真模拟。仿真结果表明,加余弦窗FFT插值算法可以满足快循环扫频信号相位差测量精度的要求。

壁电流探测器在中国散裂中子源快循环同步加速器调束中的应用

快循环同步加速器(RCS)是中国散裂中子源(CSNS)的重要组成部分。负氢粒子束经直线加速器加速至80MeV,剥离成质子束注入至RCS环并加速累积至1.6GeV引出打靶。束流通过安装在RCS环的壁电流探测器(WCM)感应得到束流的强度信息,环高频与环主二极磁铁的失配会导致束流的实际振荡偏离理论预测。本文通过对WCM的数据进行分析得到了纵向工作点、束流的实际振荡频率、束团的电荷量、束团的形状变化等信息,方便了加速器的调束,并对参数测量中的测量误差进行了分析。

HIAF-BRing快循环全储能脉冲电源高低压切换控制及其切换点平滑算法

应用于强流重离子加速器装置增强环(HIAF-BRing)的快循环全储能脉冲电源需要在极宽的输出电压范围内保持极高的控制精度,为此电源采用了高压功率单元和低压功率单元串联的拓扑方式,在低压段采用低压功率单元,电压升高之后切换到高压功率单元,通过高低压切换控制来实现电流全阶段的高精度输出。但是在样机实测中发现存在切换点的振荡问题,导致切换点处的输出电流绝对误差无法满足指标要求。本文提出了一种切换点平滑控制算法来平滑处理切换点占空比,给出了仿真结果,并且在HIAF-BRing快循环全储能脉冲电源样机上面实际验证了高低压切换控制方法及其切换点平滑控制算法的有效性。实验结果表明:100 A注入平台的输出电流绝对误差由±500 mA降至±50 mA,100 A注入平台的切换点处输出电流绝对误差由±1.16 A降至±120 mA,100 A注入平台输出精度较低的问题得以解决。

杜邦聚酯酯化釜快循环原因及处理

对杜邦酯化工艺中出现的酯化釜快循环现象进行阐述和分析,说明了快循环发生是因为工艺条件处于临界状态,由于PTA原料及工艺参数的变化,导致快循环的出现。根据原料优化工艺参数可以减少酯化快循环现象的发生。

中国散裂中子源快循环同步加速器工艺设备安装技术探讨

中国散裂中子源(CSNS)是我国新建的大科学装置,可用于物理、化学、生物、能源、材料等领域的研究。快循环同步加速器(RCS)作为中国散裂中子源的重要组成部分,其主要功能是将直线加速器的80 MeV负氢离子束剥离成质子束并累积加速到引出能量1.6 GeV。中国散裂中子源快循环同步加速器(CSNS/RCS)工艺设备数量众多,安装空间紧凑,安装顺序要求严格,安装精度要求高。根据CSNS/RCS不同设备的安装特点,制定了相应的安装方案,设计制作专用的吊具工装,对关键环节提出详尽的保护措施。针对安装技术要点、难点进行剖析探讨,主要解决了二级磁铁的拆装重复精度、陶瓷真空盒的缓冲防撞、注入系统紧凑空间的安装、引出切割磁铁的拆解,以及准直器高辐射区域的安装等难题。

酯化反应“快循环”产生的原因及对策

聚酯装置生产负荷超过100%后,酯化釜经常出现"快循环"。经过分析,PTA平均粒径的变小是引起酯化"快循环"的直接原因。通过对酯化釜浆料进料和反应温度的及时调整,合理利用2种调节手段,才能确保生产平稳,产品品质优等。

北京散裂中子源快循环同步环磁聚焦结构设计

快循环同步环(RCS)是北京散裂中子源(BSNS)的一个重要组成部分,其物理设计对加速器的性能和造价起到决定性作用．文章研究了能满足北京散裂中子源RCS要求的几种磁聚焦结构,给出了一个三折结构的详细设计,并比较分析了其他可供选择的磁聚焦结构．

俄罗斯热堆-快堆二元循环体系技术路线分析

俄罗斯一直将核燃料闭式循环作为核能发展的基本国策,长期以快堆闭式循环为远景目标,近中期基于本国工程现实和技术发展状态,以VVER系列热堆和BN钠冷系列快堆二元闭式循环为现实目标。通过热堆-快堆二元闭式循环体系,用VVER热堆经济性中和BN快堆高发电成本,又通过快堆高增殖比弥补热堆钚的降级,以实现体系中钚材料自持、经济性优化和废物最小化管理。文章对俄罗斯向热堆-快堆二元循环体系过渡的验证条件、拟采取的技术路线、现状和趋势进行详细梳理分析,厘清俄罗斯热堆-快堆二元循环体系的技术攻关重点及发展路径,为我国构建热堆-快堆二元循环体系提供参考。

电化学数值模拟算法改进及未补偿溶液电阻存在下的快扫循环伏安研究

本文报道使用Ｇ１算法改进了积分方程数值解的一种电化学数值模拟方法，并用它模拟研究了未补偿溶液电阻对快扫循环伏安曲线的影响，分析了充电电流和法拉第电流的耦合效应，对有效电势校正法和背景电流扣除法的误差来源和可能的消除方法进行了探讨．

我国先进核燃料循环技术发展战略的一些思考

从核裂变能可持续发展的角度,分析了各种核燃料循环方式的特点,指出了核燃料“一次通过”方式不符合核能可持续发展战略。为了充分利用铀资源并实现核废物的最少化,快堆燃料闭式循环是核裂变能可持续发展的根本出路。本文在介绍了国内外核燃料循环关键技术研究现状和发展趋势的基础上,探讨了我国核燃料循环科技的发展战略,并指出了为实现上述发展战略目标应采取的若干措施。

核能与先进核燃料循环技术发展动向

介绍了国际上商用核电技术由“第二代”向“第三代”、“第四代”发展的历程及其相互联系与区别;比较了核燃料循环“一次通过”与“闭式循环”两种方式的特点,指出“一次通过”循环方式不符合核能可持续发展战略;分析了热堆和快堆核燃料闭式循环,指出热堆燃料循环只能适度地提高铀资源的利用率和减少核废物体积,只有通过快堆燃料循环才能充分利用铀资源并实现核废物最少化;最后介绍了国内外核燃料循环后段技术现状与发展趋势,并指出了我国在核燃料循环方面与国际先进水平的差距。

基于RELAP5和子通道程序的熔盐冷却快堆多尺度热工流体耦合程序开发及应用

自然循环氯盐冷却快堆具有结构简单、固有安全性高和经济性好等特点,是一种非常具有发展潜力的第四代先进核能系统。采用全自然循环驱动的45 MWth小型自然循环氯盐冷却快堆(Small Natural Circulation Chloride Cooled Fast Reactor,SN3CFR)一回路设计,由于系统分析程序堆芯热工模型较为简化,无法模拟堆芯内部详细的紊流交混和横流混合等三维热工流体现象。为了更加精确和高效地开展一回路自然循环热工安全特性研究,基于熔盐冷却快堆子通道分析程序ThorSUBTH和系统分析程序RELAP5-TMSR,开发了适用于熔盐冷却快堆多尺度热工流体耦合程序。通过水平圆管算例和简单闭合循环回路算例开展了耦合程序验证;为进一步评估其适用性,针对SN3CFR自然循环一回路主冷却系统,建立了多尺度模型,计算了反应堆稳态运行参数,分析了反应性引入事故瞬态。结果表明:多尺度热工耦合程序算例计算值与参考结果吻合良好,验证了程序正确性;SN3CFR在额定功率工况下计算值与设计值符合良好,在反应性引入事故工况下各关键热工参数均满足设计限值,验证了耦合程序的适应性。多尺度热工流体耦合程序能够为自然循环熔盐冷却堆的系统设计、优化和安全分析提供有效的计算和分析工具,具有重要的工程意义。

三种核燃料循环战略中长期平衡物质流的计算

利用国际上标准的热堆和快堆技术参数,对"开式热堆一次通过"、"闭式热堆循环"和"闭式热堆快堆混合循环"3种核燃料循环方式进行长期平衡的物质流计算,得到不同战略下的天然铀需求、分离功需求、核电装机类型容量需求、核燃料需求、核废料处置需求等结果。通过对比,得出"闭式热堆快堆混合循环"是3种循环方式中核资源利用率最高、放射性核废料产出量最低的战略选择。

硅负极黏结剂对锂离子电池性能的影响

为考察负极黏结剂对锂离子电池性能的影响,分别以丁苯橡胶(SBR)、改性SBR、苯乙烯丙烯酸酯(SA)为负极黏结剂,制备锂离子电池,并对电池的性能进行评估。SA黏结剂在内阻、低温放电及循环性能上优于传统的SBR黏结剂。在25℃下,SA黏结剂制备电池的直流内阻为28.68 mΩ,比SBR黏结剂制备的电池下降了22.08%;-20℃下则下降了26.26%。与SBR黏结剂制备的电池相比,在2.8~4.2 V充放电,SA黏结剂制备电池以1.0 C(2.3 A)放电,-20℃与25℃容量之比提高10.78个百分点;25℃下以2.2 C快充循环700次,容量保持率提高9.3个百分点。