【摘要】：隨著核物理以及與核能技術(shù)的發(fā)展,相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)娏鳌⒏吖β始铀倨鞯男枨笥l(fā)強烈,從而極大推動了強流加速器的發(fā)展。強流離子加速器技術(shù)中,低能段離子源與束流傳輸?shù)囊恍﹩栴}的研究是關(guān)鍵,例如在ADS(加速器驅(qū)動嬗變次臨界裝置)驅(qū)動加速器技術(shù)中,強流質(zhì)子束的獲得、高性能傳輸以及與后續(xù)加速器系統(tǒng)的匹配是難點與關(guān)鍵。本論文針對錦屏深地核天體實驗裝置(JUNA)加速器項目的要求,為其設(shè)計研制了帶有分析磁鐵的低能傳輸線。JUNA將是世界上首個建成并投入深地環(huán)境使用的采用強流2.45 GHz ECR源作為離子注入器的深地核天體實驗裝置,為此需要一臺強流離子源與低能傳輸線,提供10mA的H~+、He~+以及5mA的He2~+高純度束流�？紤]JUNA加速器裝置的目標(biāo)離子種類、運行能量范圍(70~800keV)、低本底運行條件的要求,低能傳輸線設(shè)計采用雙螺管的強流束匹配結(jié)構(gòu),以實現(xiàn)束流的匹配,同時在兩螺線管間設(shè)置了30度偏轉(zhuǎn)角雙聚焦結(jié)構(gòu)的分析磁鐵,實現(xiàn)不同粒子的切換、雜質(zhì)粒子的去除。利用束流動力學(xué)模擬,設(shè)計優(yōu)化了束流傳輸元件,評估了束流的損失位置并設(shè)置了相應(yīng)的束流阻擋器,從而滿足了項目要求的高純度、大動態(tài)強流束的傳輸;初步聯(lián)調(diào)結(jié)果表明其能夠滿足項目對束流的要求。雜質(zhì)離子如H2~+、H3~+的污染問題一直是強流質(zhì)子加速器的難點,為此CIADS考慮引入帶有質(zhì)量分析系統(tǒng)的注入器設(shè)計方案。針對此方案,利用JUNA的低能傳輸線進行了可行性研究。通過對CIADS注入器要求的35 keV、10 mA的強流離子束經(jīng)過分析磁鐵的束流品質(zhì)進行了模擬與實驗對比分析,發(fā)現(xiàn)分析磁鐵高階磁場的影響造成了束流的畸變,并且該影響隨著束流包絡(luò)的變大而增強。這些結(jié)果為CIADS注入器的低能傳輸線提供了更為具體的設(shè)計參考依據(jù)。強流離子源的關(guān)鍵在于高密度等離子體的建立。本論文針對ECR離子源獲得高密度等離子體的方法,深入調(diào)研了一種不受截止密度限制的微波模式——電子伯恩斯坦波(EBW)。通過系統(tǒng)的調(diào)研分析,根據(jù)14.5 GHz條件下建立EBW模式的可行性,搭建了原理性研究實驗平臺,進行了初步實驗探索,并對實驗存在的問題進行了探討與分析。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TL503.3
【圖文】：

態(tài)離子源發(fā)展現(xiàn)狀Chapter (Next) Section 1目前世界上的絕大多數(shù)強流采用 2.45 GHz 的微波頻率，它具有高穩(wěn)定性、高流品質(zhì)優(yōu)秀等特點。專注于研制 2.45 GHzECR 驗室在單電荷態(tài) ECR 離子源研究領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先質(zhì)子注入器（IPHI、 Injector of Protons for High-In輻照裝置（IFMIF，International Fusion Materials Irrad和離子研究裝置(FAIR, Fcility for Antiproton and Ion。IPHI 的離子源 SILHI 的結(jié)構(gòu)如圖 2.1，其性能非常 CW模式下能夠產(chǎn)生最高157mA的強流質(zhì)子束，質(zhì)時間的穩(wěn)定運行測試。

圖 2.2 意大利 TRASCO 離子源 TRIPS 示意圖中國從上世紀(jì) 80 年代末開始了 2.45 GHz ECR 離子源的研究工作。中國原科學(xué)研究院所研制的強流 ECR 能夠在引出電壓 70keV 的情況下，引出高0mA 的混合束流，H+比例大于 80%，歸一化均方根發(fā)射度≤0.2π.mm.mrad北京大學(xué)在緊湊型全永磁 2.45 GHz ECR 離子源的研制上也取得了優(yōu)異的。其設(shè)計的離子源源體如圖 2.3，尺寸僅有 100 100 mm，重量不超過 5夠在 35 keV 的引出電壓下，引出 50~55mA 的直流質(zhì)子束，并且連續(xù)穩(wěn)定過 300 小時[9]。

圖 2.2 意大利 TRASCO 離子源 TRIPS 示意圖世紀(jì) 80 年代末開始了 2.45 GHz ECR 離子源的研究所研制的強流 ECR 能夠在引出電壓 70keV 的情況束流，H+比例大于 80%，歸一化均方根發(fā)射度≤0.在緊湊型全永磁 2.45 GHz ECR 離子源的研制上也取離子源源體如圖 2.3，尺寸僅有 100 100 mm，重 的引出電壓下，引出 50~55mA 的直流質(zhì)子束，并且[9]。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 WeiPing Liu;ZhiHong Li;JiangJun He;XiaoDong Tang;Gang Lian;Zhu An;JianJun Chang;Han Chen;QingHao Chen;XiongJun Chen;ZhiJun Chen;BaoQun Cui;XianChao Du;ChangBo Fu;Lin Gan;Bing Guo;GuoZhu He;Alexander Heger;SuQing Hou;HanXiong Huang;Ning Huang;BaoLu Jia;LiYang Jiang;Shigeru Kubono;JianMin Li;KuoAng Li;Tao Li;YunJu Li;Maria Lugaro;XiaoBing Luo;HongYi Ma;ShaoBo Ma;DongMing Mei;YongZhong Qian;JiuChang Qin;Jie Ren;YangPing Shen;Jun Su;LiangTing Sun;WanPeng Tan;Isao Tanihata;Shuo Wang;Peng Wang;YouBao Wang;Qi Wu;ShiWei Xu;Sheng Quan Yan;LiTao Yang;Yao Yang;XiangQing Yu;Qian Yue;Sheng Zeng;HuanYu Zhang;Hui Zhang;LiYong Zhang;Ning Tao Zhang;QiWei Zhang;Tao Zhang;XiaoPeng Zhang;XueZhen Zhang;ZiMing Zhang;Wei Zhao;Zuo Zhao;Chao Zhou;;Progress of Jinping Underground laboratory for Nuclear Astrophysics(JUNA)[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2016年04期

2 譚彪;武啟;楊堯;孫良亭;張雪珍;趙紅衛(wèi);;低能強流質(zhì)子束空間電荷補償度研究（英文）[J];原子核物理評論;2016年01期

3 彭士香;張艾霖;任海濤;張?zhí)?徐源;張景豐;龔建華;郭之虞;陳佳洱;;Continuous operation of 2.45-GHz microwave proton source for 306 hours with more than 50 mA DC beam[J];Chinese Physics B;2015年07期

4 楊堯;張子民;張文慧;武啟;馬鴻義;孫良亭;張雪珍;劉占穩(wěn);何源;趙紅衛(wèi);;螺線管透鏡像差導(dǎo)致的束流發(fā)射度增長研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2013年12期

5 REN HaiTao;PENG ShiXiang;XU Yuan;ZHAO Jie;CHEN Jia;ZHANG Tao;ZHANG AiLin;GUO ZhiYu;CHEN JiaEr;;Milliampere He~2+ beam generator using a compact GHz ECRIS[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2013年10期

6 程建平;吳世勇;岳騫;申滿斌;;國際地下實驗室發(fā)展綜述[J];物理;2011年03期

7 馮哲;張小章;劉占穩(wěn);趙紅衛(wèi);;關(guān)于強流ECR質(zhì)子源氫等離子體發(fā)射光譜的診斷研究[J];核技術(shù);2010年12期

8 孫良亭;趙紅衛(wèi);張雪珍;李錦鈺;王輝;馬寶華;郭曉虹;尚勇;李錫霞;沙杉;謝祖祺;;全永磁ECR離子源研究進展[J];核技術(shù);2009年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊堯;ECR離子源引出的低能高電荷態(tài)離子束傳輸研究[D];中國科學(xué)院研究生院(近代物理研究所);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 陳偉龍;基于束流損失控制的LEBT設(shè)計[D];中國科學(xué)院研究生院(近代物理研究所);2016年

本文編號：2759847