CSNS离子源引出电源关键技术研究

详细分析了中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)直线加速器前端离子源引出电源工作原理,针对设计指标要求,提出了一种由40个功率MOSFET管串联组成的高压调制电路方案。在引出脉冲电源系统中对多个MOS管串联存在的问题,包括MOS管串联均压、保护电路、MOS管驱动信号一致性等关键问题进行了分析研究,并给出了有效的解决办法。最后在一台输入为AC220V、脉冲幅值25 k V、脉冲电流600 m A、平均功率为375 W输出的试验样机上验证了理论分析的正确性。经测试,实验结果表明离子源引出脉冲电源满足各项设计指标要求。

散裂中子源Quadrupole-D漂移管磁铁的研制

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)漂移管直线加速器(Drift Tube Linac,DTL)高能段由9 m长的腔和27台Quadrupole-D型漂移管构成,负责把H^-由60 MeV加速到80 MeV。漂移管Quadrupole-D磁铁采用国际先进的SAKAE结构,结构紧凑,孔径小,最大励磁电流396 A,漂移管外壳采用全无氧铜电子束焊接,加工和磁测精度要求高。按物理要求仿真设计了Quadrupole-D四极磁铁,给出了磁铁基本参数模拟数值。对磁铁进行霍尔测量,计算了Quadrupole-D磁铁的有效长度为71.8 mm,测量值偏差2.6%,积分场0.966 T,测量值偏差2.2%,中心位置横向磁场梯度测量值偏差0.4%,平整度优于0.003,满足物理要求。在漂移管机械加工过程中,利用自主研制的高精度旋转测量系统测量,27台Quadrupole-D磁铁的高次谐波均小于3.5×10^(-3),24台漂移管磁中心加工偏差达到小于0.03 mm,三台磁中心加工偏差在0.03～0.05 mm,满足要求。对一台磁铁进行额定电流运行测试,线圈表面温升约12℃,9 h运行稳定。