王广源 1,2刘磊 1,2,*刘仁洪 1,2康玲 1,2[ ... ]陈佳鑫 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
中国散裂中子源(CSNS)靶站质子束窗位于环到靶站输运线(RTBT)与靶站交接面,起到隔离加速器高真空和靶站氦气环境的作用。随着束流功率提高,目前质子束窗单层膜结构形式已无法满足CSNS-II 500 kW的高功率需求,因此开展CSNS-II质子束窗研制,设计出双层膜中间通水的冷却结构,完成质子束窗双层膜的薄膜半径、薄膜厚度、水冷槽长度与宽度、对流换热系数等各参数对质子束窗温升与热应力的影响分析。通过冷却水需求分析得出,冷却水流速需大于15 L/min。通过质子束窗主体的流固耦合分析,消除箱体内部死水区域。最终优化后质子束窗薄膜位置最高温度47.8 ℃,薄膜位置最高热应力30.758 MPa。通过FLUKA软件对质子束窗材料的辐照损伤性能进行分析,在每年5000 h工作时长、500 kW高功率束流的辐照下,辐照损伤DPA计算值为1.285 DPA,质子束窗的安全使用寿命在7年以上。
质子束窗 热分析 流固耦合分析 辐照损伤 proton beam window thermal analysis fluid structure coupling analysis irradiation damage 
强激光与粒子束
2023, 35(12): 124005
余洁冰 1,2,3谭彪 1,2,*康玲 1,2刘磊 1,2[ ... ]于永积 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
3 中国科学院大学,北京 100049
4 合肥科烨电物理设备制造有限公司,合肥 230031
束流准直器作为加速器的关键部件,用于吸收不在预定轨道的束晕粒子。因良好的电导率和良好的准直效率,铜被广泛应用于准直器中作为挡块材料。通常,挡块位于超高真空环境中,承受高功率束流载荷冲击,其不同表面处理工艺直接影响传热性能及放气率。为评估无氧铜表面处理工艺对相关性能的影响,分别对其进行表面化学腐蚀发黑处理、高温氧化处理以及仅机械加工处理,结果表明:无氧铜表面发黑处理后,其热辐射系数明显增加,同时也伴随着放气率的明显增加;而通过高温氧化处理后的铜块,其表面热辐射系数与仅机械加工后的铜块差异不大,放气率有一定程度的增加。以散裂中子源二期项目中的动量准直器为研究对象,在一定的束流载荷作用下,挡块选用发黑无氧铜,可将其最高温度控制在125 ℃以下,同时增加两台离子泵可使该准直器所在区域真空度满足运行要求。
束流准直器 无氧铜 表面处理 热辐射系数 表面放气率 beam collimator oxygen-free copper surface treatment thermal radiation coefficient outgassing rate 
强激光与粒子束
2023, 35(10): 106002
孟才 1,2曹建社 1,2何大勇 1,2何平 1,2[ ... ]潘卫民 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 中国科学院大学,北京 100049
高能同步辐射光源(HEPS)是中国第一台第四代高能同步辐射光源,其加速器由直线加速器、增强器、储存环及输运线组成。报道了HEPS直线加速器的初期束流调试重要进展。HEPS直线加速器是一台500 MeV S波段常温直线加速器,由热阴极电子枪、聚束系统、主直线加速器构成。在按时完成设备加工、安装和老练的基础上,于2023年3月9日启动束流调试,当天实现束流全线贯通。3月14日束流能量达到500 MeV,束团电荷量达到2.5 nC。经过测量,直线加速器出口束流能散0.4%,能量稳定度0.06%,水平和垂直几何发射度分别为233 nm和145 nm。目前直线加速器束团电荷量可达到7.0 nC,相关束流调试正在进行。
HEPS直线加速器 高能同步辐射光源 束流调试 束流能量 束团电荷量 HEPS Linac High Energy Photon Source beam commissioning beam energy bunch charge 
强激光与粒子束
2023, 35(5): 054001
王小龙 1,2,3康玲 1,2,3董岚 1,2李波 1,2[ ... ]吴蕾 1
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
3 中国科学院大学,北京 100049
当前加速器准直主要采用激光跟踪仪进行三维空间位置测量,三维测量数据用三维平差方法计算从理论上讲更为严密,但在实践中却发现存在误差累积现象,其中在高程方向的误差累积十分明显。为了控制三维平差高程方向的误差累积,研究将大地水准面做为基准引入测量和数据处理过程之中,获得基于大地水准面的高程测量数据,用高程数据构建约束条件方程,进行附有高程约束的三维平差。以激光跟踪仪为例给出了三维平差函数模型,研究了约束方程的构建方法,推导了附有高程约束的三维平差计算公式。研究了附有高程约束的三维平差函数模型的两种应用方法,通过模拟计算展示了这两种方法对高程方向误差累积的控制效果。最后对一组实测数据采用多种平差方法进行计算对比,结果显示附有高程约束的三维平差相比无高程约束的三维平差能够更有效的控制平差中高程方向的误差累积。
加速器准直 激光跟踪仪 三维测量 三维平差 误差累积 高程约束 大地水准面 accelerator alignment laser tracker three-dimensional measurement three-dimensional adjustment error accumulation elevation constraints geoid 
强激光与粒子束
2022, 34(8): 084001
王安鑫 1,2王梓豪 1麻惠洲 1李春华 1,3[ ... ]康玲 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所,北京 100049
2 散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
3 中国科学院大学,北京 100049
从热稳定性和振动稳定性两个角度出发,优化设计得到了超高稳定的刚性支撑架结构;通过ANSYS有限元模态分析,验证了结构的热膨胀变化量和特征频率;采用混凝土二次灌浆方法对支撑架进行地面固定和特征频率测试,结果表明,支撑架结构的特征频率达到61.9 Hz、振动幅值小于30 nm,均满足设计要求。最后采用动态刚度测试方法,得到混凝土二次灌浆层的主要刚度值,进一步验证支撑架结构优化结果的准确性。
高能光源 BPM支撑架 结构优化 结构稳定性 模态测试 动态刚度 High Energy Photon Source beam position monitor support structure optimization structural stability modal testing dynamic stiffness 
强激光与粒子束
2021, 33(4): 044006
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所 东莞分部,北京 100049;散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803;中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,合肥 230029
2 中国科学院 高能物理研究所 东莞分部,北京 100049;散裂中子源科学中心,广东 东莞 523803
设计了一台注入能量为7 MeV的快循环同步加速器剥离膜装置,介绍了主体结构设计及高精度换膜运动结构,实现膜片精确定位及在线换膜功能。针对注入参数对膜片开展分析计算,分析了7 MeV的负氢离子束注入时相应的碳膜材料的反应截面及不同厚度的剥离效率,给出了膜片厚度的参数选择。对所设计膜片的温升和寿命进行分析,膜片的温升最高点达到755 K,远小于同类的加速器的剥离膜温度,具有更高的寿命和可靠性。
剥离膜 反应截面 有限元计算 膜片寿命 stripper foil cross section finite element calculation foil lifetime 
强激光与粒子束
2020, 32(8): 084005
聂小军 1,2,*刘磊 1,2康玲 1,2陈佳鑫 1,2[ ... ]朱东辉 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
2 东莞中子科学中心, 广东 东莞 523803
废束站束窗是废束站的重要部件。利用束流的束斑尺寸及功率确定束窗能量的高斯分布方式; 通过蒙特卡罗方法计算束窗的沉积能量。利用ANSYS稳态分析确定束窗的材料、截面形状和厚度。通过计算比较束窗在不同材料、截面形状和厚度条件下的温度、应力和变形, 得出合适的束窗材料、截面形状和厚度, 从而确定束窗的最终结构。最后利用瞬态方法模拟束窗调束时的温度分布情况。
废束站束窗 蒙特卡洛方法 稳态分析 束窗结构 瞬态分析 dump beam window Monte Carlo method steady-state analysis structure of beam window transient analysis 
强激光与粒子束
2018, 30(10): 105105
余洁冰 1,2,*吴青彪 1,2吴煊 1,2王娜 1[ ... ]康玲 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
2 东莞中子科学中心, 广东 东莞 523803
作为CSNS/RCS横向束流准直系统的关键部件,次级准直器用于吸收经主准直器散射后不在预定轨道的束晕粒子,其工作原理决定了该设备要求满足强辐射环境下的稳定性、超高真空及高定位精度等要求。基于主准直器的设计及研制经验,对次级准直器结构方案及控制系统进行详细设计。针对关键部件吸收体,结合辐射防护分析结果,考虑水冷降温的方式,设计了控制程序,通过有限元分析软件ANSYS对其进行瞬态热分析,保证吸收体设计的可行性。
CSNS/RCS次级准直器 吸收体 辐射防护 瞬态热分析 控制系统 CSNS/RCS secondary collimator absorber radiation protection transient analysis control system 
强激光与粒子束
2018, 30(8): 085105
陈佳鑫 1,2,*余洁冰 1,2康玲 1,2郑家煦 1,2[ ... ]聂小军 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院 高能物理研究所, 北京 100049
2 东莞中子科学中心, 广东 东莞 523000
在散裂中子源注入系统工作过程中, 剥离膜是实现负氢离子转换为质子注入加速的关键部件。百nm到μm级厚度的剥离膜超薄易碎, 安装及系统真空获得难度较高, 一直是散裂中子源研究的重点。对比了国外膜片固定方式现状, 通过设计剥离膜辅助安装装置, 实现剥离膜样品批量安装; 通过Fluent仿真分析, 模拟得出膜片在不同进出口压差下真空获得过程中的压力分布、膜片附件空气扰动及系统空气流动, 制定在不破坏剥离膜的前提下真空获得方案, 并获得剥离膜系统超高真空环境。
剥离膜 超薄膜片安装 动力学分析 超高真空获得 膜片保护 stripper foil ultra-thin foil mounting dynamic analysis vacuum attainment foil protection 
强激光与粒子束
2018, 30(2): 025101
作者单位
摘要
中国科学院 高能物理研究所 加速器中心, 北京 100049
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。
CSNS/RCS主准直器 刮束器 远程拆卸 辐射屏蔽 CSNS/RCS primary collimator scraper remote clamp radiation protection 
强激光与粒子束
2013, 25(3): 741

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