NEUTRINO BEAM LINES AT HIGH-ENERGY PROTON SYNCHROTRONS

Revised September 2013 with numbers verified by representatives of the synchrotrons （contact C.-J. Lin, LBNL）. For existing （future） neutrino beam lines the latest achieved （design） values are given.

50MeV束流输运线及其电磁元件设计

中国原子能科学研究院回旋中心正在研制一套中能质子辐照装置,提供能量范围在10MeV^50MeV的质子束流, 以模拟对航天器有重要影响的空间质子辐射环境。在50MeV紧凑型回旋加速器的基础上, 设计了质子束流输运系统, 将 回旋加速器引出的质子束流,通过降能器等元器件调整到用户所需能量, 降能后的质子束经过聚焦、 偏转后传输到用户终 端。为在靶上得到均匀的大直径束斑,束流线上安装了旋转扫描磁铁, 将靶上的质子束流均匀扫开, 最终在靶上得到能量 10MeV^50MeV可调,质子流强最大10 A,尺寸20cm×20cm的束斑。

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。

强流质子直线加速器横向屏蔽的估算

叙述了估算强流质子直线加速器横向屏蔽的方法。束流能量处在GeV能区时,使用Moyer模型进行计算;在1GeV以下,使用基于点源视线法的Tesch公式。在1W/m的束流损失情况下,对50～3000MeV束流能量范围内的横向屏蔽厚度进行了计算,并给出推荐值。

基于100MeV质子回旋加速器的白光中子束线设计

利用蒙特卡罗方法,基于100 MeV质子回旋加速器,开展了白光中子束线设计和中子束线参数研究。利用FLUKA程序模拟了100 MeV质子束轰击钨靶产生的中子能谱和注量。结果表明,散裂反应产生的可用中子能量范围为0.1~100 MeV。在此基础上开展了中子束线设计,优化设计了0°方向和15°方向2条中子束线,计算得到:0°方向中子束线中0.1~100 MeV中子占比为94.9%,在距靶心16 m处的注量率为5.09×10^(6) cm^(-2)·s^(-1);15°方向中子束线中0.1~100 MeV中子占比为94.5%,在距靶心30 m处的注量率为8.19×10^(5) cm^(-2)·s^(-1);2组准直中子束线的束斑不均匀性均小于10%,中子注量比试验厅内本底高5个量级以上。计算结果表明,2条中子束线的参数均满足实验所提出的要求。模拟计算结果可为白光中子束线的建设和未来的物理实验设计提供数据支持。

广州泰和肿瘤医院质子治疗设备的安装

以广州泰和肿瘤医院为例,介绍了加速器吊装、旋转机架吊装、束流线磁体吊装、机柜吊装、治疗床吊装的操作流程及须要注意的问题,并提出了相关建议。