發(fā)布時間：2020-08-21 20:24

【摘要】：強流超導加速器是目前世界上加速器領域的前沿研究方向,加速器驅動次臨界系統(tǒng)(ADS)質子直線注入器II是一臺正在建造中的強流超導加速器,使用低?超導腔加速技術,束流流強目標值為10 mA,工作模式為連續(xù)波(CW)運行。超導腔本征品質因數(0Q)很高,一般大于109,高0Q值則意味著窄帶寬。因此,超導腔對腔體本身諧振頻率的變化很敏感,顫噪(Microphonics)是CW運行的超導腔體的諧振頻率發(fā)生變化的主要原因。此外,強流質子束流在被超導腔加速的過程中會帶走超導腔內儲存的高頻功率,從而造成腔體電壓下降。超導腔體電場幅度、相位的波動使后來的束團不能得到有效的加速,對束流品質產生影響。本文主要研究解決以上強流超導加速器運行過程中面臨的相關問題。首先,本文從超導腔等效電路模型出發(fā),建立了超導腔—功率源級聯耦合等效電路模型、超導腔離散差分數學模型。在此基礎上,對超導腔進行數值計算與分析。計算結果顯示,超導腔諧振頻率的微小變化以及強流長脈沖束流對腔體電場造成很大影響。接下來,為測量顫噪對低?半波長超導腔(HWR)的影響,本文研發(fā)了新型數字化顫噪效應測量系統(tǒng)。經過系統(tǒng)性能測試驗證,該測量系統(tǒng)的頻率測量精度好于0.2 Hz。在此基礎上,首次對測試低溫恒溫器(TCM)和低溫恒溫器6(CM6)中的HWR超導腔的顫噪效應進行了在線測量與實驗結果分析。此外,本文在高頻腔自激環(huán)路理論的基礎上,對其理論應用中的問題提出了新的論點,在此理論基礎上,本文研發(fā)了數字自激低電平系統(tǒng),并在HWR010超導腔上成功完成測試驗證。該系統(tǒng)可極大地縮短超導腔頻率跟蹤與建立腔體電場的時間,同時也是超導腔高頻老煉的必備方案。最后,本文第五章中討論了克服束流負載效應的補償方案。為克服束流負載效應對超導腔體電場的影響,在負反饋控制理論的基礎上,本文研發(fā)了束流負載的前饋補償方案,并成功用于10 mA脈沖質子束流的物理調束實驗。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(近代物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL503
【圖文】：

第一章 介紹 1第一章 介紹1．1 ADS 質子直線注入器 II加速器驅動次臨界系統(tǒng)（ADS）是目前世界上處理核廢料最有效的技術方案，其基本原理是，利用強流質子加速器產生的高能質子束轟擊重金屬靶引起裂變反應，產生高通量中子作為外中子源來驅動和維持次臨界堆芯發(fā)生持續(xù)的鏈式反應，使長壽命放射性核素嬗變?yōu)槎虊勖驘o放射性核素[1]。強流質子加速器是 ADS 系統(tǒng)中的關鍵組成部分之一，ADS 質子直線注入器II 是正在建造中的超導質子直線加速器，其設計指標為 25 MeV@10 mA 連續(xù)波（CW）運行[2]，已建成的 5 MeV 直線加速段的整體裝置示意圖如圖 1.1 所示。

圖 1.3 SNS 使用的第二代低電平控制機箱F 的低電平控制系統(tǒng)借鑒 LBNL 的設計方制系統(tǒng)。SSRF 的第一代低電平控制系統(tǒng)理基于 FPGA 商業(yè)開發(fā)板，FPGA 與 PC 之SSRF 的第二代低電平控制系統(tǒng)進行了系新設計，模擬與數字電路板分開制板。圖物圖[11]。

(a)(b) (a) HWR010 超導腔幾何結構(b) HWR010 超導腔實物腔中的另外一種新型腔體結構量段。圖2.2中所示的腔體圖片oke 腔同樣屬于半波長同軸傳

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本文編號：2799820