1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对加速器驱动次临界系统(ADS)中强流质子直线加速器, 即ADS注入器Ⅱ, 设计了数据归档系统。该系统能实时采集加速器运行时各设备的状态信息和通过中央控制室远程发出的指令信息, 为加速器调束人员和系统维护人员提供最真实的参考信息, 方便故障排查和后期数据分析。系统基于以太网, 运行于实验物理与工业控制系统EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)架构上, 和设备的数据交换采用CA协议(Channel Access Protocol)。采用Keepalived和MySQL实现高可用数据库服务, 采用ArchiveEngine作为数据采集工具, 采用DataBrower进行数据查询和曲线绘制。对归档数据库进行了查询优化, 并自行开发了数据库服务器和归档引擎的运行状态监控程序, 从而保证了整个数据归档系统的稳定运行。通过现场运行, 系统可满足ADS注入器Ⅱ运行要求, 维护方便, 只需将相应PV(Process Variable)信息添加到数据库channel表格中即可实现数据采集。
加速器驱动次临界系统 实验物理与工业控制系统 数据归档 控制系统 加速器 accelerator driven sub-critical system Experimental Physics and Industrial Control System data archiving control system accelerator 强激光与粒子束
2016, 28(10): 105102
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
ADS注入器Ⅱ超导加速段的运行需要在4.2 K（液氦）超低温环境下进行,针对注入器Ⅱ10 MeV加速器低温恒温器的运行要求设计了一套液氦分配系统,该系统在满足加速器的低温恒温器工作的同时还具备给超导腔水平测试、垂直测试、磁铁测试等试验终端供液以及调节流量的功能。系统已应用于5 MeV加速器液氦的分配与调节以及超导腔垂直测试系统中,运行良好。重点介绍了液氦分配系统的工艺流程、阀箱的结构设计及调试运行情况。
加速器驱动次临界系统 注入器Ⅱ 液氦 阀箱 结构设计 accelerator driven sub-critical system injectorⅡ liquid helium valve box structural design 强激光与粒子束
2015, 27(11): 115102
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
真空系统是加速器驱动次临界系统项目注入器Ⅱ的重要组成部分之一,为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统.根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用PLC和串口服务器等作为控制设备,在主控机中使用LabView编程实现了对系统内所有设备的监控,并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布.同时根据系统特点设计了软硬件相结合的连锁保护方案,增加了系统的可靠性,为5 MeV束流实验的顺利进行提供保障.
加速器驱动次临界系统 真空系统 控制 实验物理及工业控制系统 accelerator driven sub-critical system vacuum system control Experimental and Physics Industrial Control System 强激光与粒子束
2015, 27(8): 085101
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
研制的磁力提升装置实现了对加速器驱动次临界系统(ADS)新型钨基合金球靶材的电磁提升.其基本原理是通过控制一组螺线管的加电时序,实现磁场的移动,移动磁场作用于靶材完成其输运.螺线管作为该装置的主要部件,其结构影响电磁提升的效率.为优化其结构,采用Ansys Maxwell分析螺线管的磁场分布,确定螺线管结构.同时利用Ansys Maxwell给每个螺线管加不同宽度的脉冲进行数值模拟,通过调节每个螺线管的通断电时间和同时工作的螺线管单元数,模拟计算合金球的受力.在数值模拟的基础上完成了磁力提升装置样机的加工和实验研究,实现了钨基合金球输运的预期效果.
加速器驱动次临界系统 钨基合金球 螺线管 磁场分布 电磁力 accelerator driven sub-critical system tungsten alloy ball solenoid magnetic field distribution electromagnetic force 强激光与粒子束
2015, 27(7): 076003
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ的控制中对于同步触发信号的要求, 设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度同步控制器, 它能为加速器设备提供同步工作所需的脉冲信号。控制器采用粗延时结合精延时的方式, FPGA实现粗延时, 专用延时芯片实现精延时, 提高了延时精度, 同时增大了延时、脉宽及周期的调节范围。测试结果表明, 该控制器输出脉冲的最小延时步距为0.25 ns, 延时、脉宽及周期调节范围为1 μs~2 s, 周期抖动的标准偏差为70 ps。该控制器输出信号满足要求, 程序界面操作简便, 通过串口RS-422远程控制稳定可靠。
加速器驱动次临界系统 现场可编程门阵列 同步 脉冲 延时 accelerator driven sub-critical system field programmable gate array synchronous pulse delay 强激光与粒子束
2015, 27(1): 015101
为保证加速器驱动次临界系统输运线靶站的使用寿命,采用了一种基于阶梯场磁铁的方案将质子束在水平、垂直两个方向进行扩展。对阶梯场磁铁进行了三维磁场模拟和物理设计,根据联合模拟的磁场分布进行了束流动力学跟踪研究,证实阶梯场磁铁方案对均匀化束流有很好的效果。为了使阶梯场磁铁磁场的台阶状分布更加明显,提出了一种更为紧凑的阶梯场磁铁设计方案。
加速器驱动次临界系统 阶梯场磁铁 场干涉 三维磁场模拟 束流跟踪 accelerator driven sub-critical system step field magnet field interference 3D field simulation beam tracking 强激光与粒子束
2014, 26(10): 105103
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对一台用于加速器驱动次临界系统(ADS)的强流质子加速器，即ADS注入器Ⅱ，开展其定时系统和快保护系统的研究工作，设计了一款可在这两个系统中应用的PXIe控制器。该控制器基于现场可编程门阵列设计，可实现光纤通信、PXIe总线通信、延时触发信号输出等功能。其中，光纤通信功能用于实现各PXIe控制器之间的数据传输;PXIe总线通信功能主要是为了实现控制器与工控机之间的数据交互;延时触发信号输出功能可以给出精确的低电压晶体管-晶体管逻辑电平标准的时序触发信号，从而保证加速器的各子系统和设备能够按照一定的时序协调一致地工作。
加速器驱动次临界系统 快保护 定时 光纤 现场可编程门阵列 PXIe控制器 accelerator driven sub-critical system fast protection timing optical fiber field programmable gate array PXIe controller 强激光与粒子束
2014, 26(9): 095101
1 中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
2 中国科学院大学, 北京 100049
强流质子源及低能传输线是加速器驱动次临界系统（ADS）项目注入器的重要组成部分，为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统。根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用可编程控制器(PLC)和串口服务器等作为控制部件，在主控机中使用LabVIEW编程实现了对系统内所有设备的监控，并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布。设计的控制系统具有结构简单、工作可靠的特点，已经在系统调试中发挥了重要作用。
加速器驱动次临界系统 离子源和低能传输线 实验物理及工业控制系统 accelerator driven sub-critical system ion source and low energy beam transport experimental and physics industrial control system 强激光与粒子束
2014, 26(5): 055102
中国加速器驱动次临界系统(C-ADS)计划采用一个平均流强为10 mA的连续波质子加速器作为次临界堆的驱动器，驱动加速器的束流功率为15 MW,最终能量1.5 GeV，其中主加速器是驱动加速器的一个重要部分，完成束流能量从10 MeV到1.5 GeV的加速，所有加速腔均采用超导结构。为了避免频繁束流中断对反应堆的损坏，设计要求驱动加速器在运行过程中束流可以中断的次数非常有限，因此加速器在设计过程植入了容错机制，尝试了各种可能的方法以最大程度地满足C-ADS加速器的高可靠性和稳定性的要求。介绍了C-ADS主加速器的基本设计: 总长度306.4 m, 束流的归一化RMS发射度增长控制在5%以内。总结了各个重要参数选择过程中的考虑以及整个加速段多粒子跟踪模拟的束流动力学结果。
中国加速器驱动次临界系统 连续波 质子 超导直线加速器 容错机制 束流动力学 Accelerator Driven Sub-critical System continuous wave proton superconducting linac fault tolerance strategy beam dynamics
