【摘要】：隨著加速器的發(fā)展,束流損失探測器(Beam loss monitor,BLM)被廣泛應(yīng)用于加速器的運(yùn)行與調(diào)試。由于束流損失探測器的安裝位置對(duì)其探測信號(hào)的靈敏度有較大的影響,因而在束流損失監(jiān)測器安裝前需要對(duì)束流損失進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算從而找出束流損失探測器最佳安裝位置來保證其工作性能。本文針對(duì)強(qiáng)流負(fù)氫回旋加速器上的束流輸運(yùn)管線,利用G4beamline程序?qū)φw管線上的束流損失分布進(jìn)行計(jì)算,討論了管線上的次級(jí)粒子種類及其分布;對(duì)100?A流強(qiáng)下束流管線上的空間電荷效應(yīng)進(jìn)行分析,討論了該束流強(qiáng)度下空間電荷效應(yīng)對(duì)束流損失影響。計(jì)算結(jié)果為束流損失探測器提供了可靠的安裝位置信息。同時(shí),對(duì)安裝后的束流損失探測器性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試,包括BLM的坪曲線測定,流強(qiáng)與BLM信號(hào)的關(guān)系,四極磁鐵對(duì)BLM信號(hào)的影響以及法拉第杯測量束流時(shí)對(duì)BLM信號(hào)的影響。此外,實(shí)驗(yàn)還分析了束流損失探測器對(duì)束流偏轉(zhuǎn)的監(jiān)測能力。針對(duì)結(jié)果中出現(xiàn)的束流損失探測器兩端信號(hào)的不均勻性,提出一種可行的優(yōu)化方案,通過導(dǎo)向磁鐵和剝離膜的共同作用能夠降低兩端的信號(hào)差,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方案的可行性。對(duì)該實(shí)驗(yàn)方案過程進(jìn)行仿真分析,指出該方案對(duì)束流損失探測器信號(hào)的調(diào)整是通過改變束流損失探測器處束流中心位置實(shí)現(xiàn)的并給出偏轉(zhuǎn)角度與束流中心位置以及束流損失探測器信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
【圖文】：

( A )( A )(1 A )H+35-70 375 2(0.05 45) 23205 10He2+70 70 0.07-0.13102 10HH+35 50 0.1-13410 10D-15-35 50 0.05-1.23205 10Arronax 分為加速間與工作間，加速間為主加速器所在房間，工作間為束流引出行放射性同位素生產(chǎn)、靶源照射的區(qū)域。由于輻射防護(hù)的需要，兩區(qū)域之間安裝有土墻作為輻射屏蔽措施。目前加速器上有六個(gè)工作間[38]，共 9 條束流傳輸管線，如.2 所示。Arronax 的束流管線一般由一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁鐵，一個(gè) y-x 雙向?qū)虼盆F，兩個(gè) 極磁鐵組(最大磁場強(qiáng)度 10T/m)，法拉第杯，中子衰變器，墻壁(3.5m)，準(zhǔn)直器，靶。但對(duì)于 Ax 工作間來說，在其工作間安裝有另一個(gè)偏轉(zhuǎn)磁鐵以將束流分離至三條管線上以滿足不同的實(shí)驗(yàn)需求，如利用脈沖 He2+粒子進(jìn)行放射化學(xué)實(shí)驗(yàn)，PIXE，反面的測量等。在這些束流管線中，，A1、A2、P2、P3 束流管線是用于放射線同位素產(chǎn)，P1 管線主要用于中子激發(fā)實(shí)驗(yàn)。

行空間電荷作用模擬，其也可以對(duì)粒子在物質(zhì)間的反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，追蹤碰撞反應(yīng)所產(chǎn)生的次級(jí)粒子。.G4beamline 能夠統(tǒng)計(jì)的物理量包括能量沉積，束流尺寸，束流包絡(luò)線，粒子動(dòng)量，同時(shí)也能對(duì)磁場，電場進(jìn)行調(diào)試以得到更為準(zhǔn)確的運(yùn)算結(jié)果。G4beamline 的計(jì)算模型和數(shù)據(jù)庫主要采用 Geant4 中的已有計(jì)算模塊，但同時(shí)作為開源軟件，在已有數(shù)據(jù)庫或者模型無法滿足計(jì)算需求時(shí)，我們也能夠直接將新設(shè)計(jì)的計(jì)算模塊添加到程序中進(jìn)行計(jì)算。3.3 A1 管線構(gòu)件及仿真A1 管線的分布如圖 3.3 所示，因?yàn)榉ɡ诒约爸凶铀p器在正常運(yùn)行時(shí)位于管線外部，對(duì)于束流損失計(jì)算該部分沒有貢獻(xiàn)，因而分布圖中并未標(biāo)出。A1 管線的管壁內(nèi)徑為 50mm，根據(jù)其位置的不同，主要有三種類型的壁面。其中，自混凝土隔離墻至后方四極磁鐵入口處的管壁為 1.5mm 的 INOX 合金；后方準(zhǔn)直器至靶上的 118mm 長的管道，該段管道壁厚為 4mm，材料為鋁合金；管線的其他部分管厚都為 5mm 的鋁合金。相應(yīng)的管壁材料列于表 3.2 中。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL507

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2657051