【摘要】：釷基熔鹽堆(TMSR)核能項(xiàng)目作為中科院先導(dǎo)研究專項(xiàng)之一,它的目標(biāo)是研發(fā)第四代裂變反應(yīng)堆核能系統(tǒng),解決釷鈾燃料循環(huán)和釷基熔鹽堆相關(guān)重大技術(shù)挑戰(zhàn)。項(xiàng)目中15MeV電子加速器驅(qū)動(dòng)的光中子源裝置是專為釷-鈾循環(huán)核數(shù)據(jù)測量設(shè)計(jì)和建造的,位于中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所嘉定園區(qū)內(nèi)。在這一背景下,為了保證該加速器能提供穩(wěn)定的高品質(zhì)的束流,開發(fā)了基于FPGA技術(shù)的低電平控制系統(tǒng)。在該15MeV電子直線加速器上,由于腔體中瞬態(tài)束流負(fù)載效應(yīng)的存在使得束團(tuán)在經(jīng)過腔體后頭部的能量過高,束團(tuán)前后的能量的不均造成了束流能散。對該束流負(fù)載效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償在保證加速腔腔壓的穩(wěn)定、降低束流能散、提高束流傳輸時(shí)的傳輸效率和功率利用率等方面都具有重要意義。所以為了減小束流負(fù)載效應(yīng)的影響,本文的主要工作就是消除束團(tuán)頭部多余的能量增益。在此基礎(chǔ)上,本文首先對瞬時(shí)負(fù)載效應(yīng)相關(guān)理論展開研究,并使用MATLAB仿真對傳統(tǒng)的束流提前注入法在該加速器上的可行性進(jìn)行了探究,發(fā)現(xiàn)即使選取最好的束流控制曲線依然無法完全消除瞬時(shí)束流負(fù)載效應(yīng)造成的束團(tuán)頭部能量增益。為了更好的消除瞬時(shí)束流負(fù)載效應(yīng)的影響,本文著重研究了目前國際上領(lǐng)先的低電平束流負(fù)載補(bǔ)償技術(shù),提出采用“低電平前饋補(bǔ)償”的方法,設(shè)計(jì)并構(gòu)建了數(shù)字低電平前饋控制模塊去消除束團(tuán)頭部由瞬時(shí)束流負(fù)載效應(yīng)引起的束流能量增益。本文通過在原有的FPGA模塊中中加入自行設(shè)計(jì)的前饋模塊,將前饋數(shù)據(jù)加到原始波形的數(shù)據(jù)上,直接改變初始射頻場的波形,對其頭部的場的幅度進(jìn)行定量的削減。從而使得經(jīng)過該場的束團(tuán)的頭部能量相應(yīng)地減少,整體能量更為均衡,能散得到有效抑制。和傳統(tǒng)方法相比,低電平前饋補(bǔ)償方法的控制精度更高,控制效果也更加穩(wěn)定,并且適用于大束團(tuán)高流強(qiáng)的模式。實(shí)際測試數(shù)據(jù)表明,低電平系統(tǒng)前饋功能工作正常,束流能散降低,束流的傳輸效率顯著變高。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2680654