發(fā)布時間：2022-10-10 10:47

　　加速器驅(qū)動嬗變研究裝置（CiADS）是用于核廢料安全處置原理驗證的國際首臺兆瓦量級的ADS裝置。系統(tǒng)設(shè)計功率10 MW,其中超導質(zhì)子直線加速器能量500 MeV,束流流強5 mA,束流功率2.5 MW,連續(xù)波運行。CiADS已完成初步設(shè)計,即將開始建設(shè)。歐洲散裂中子源（ESS）是目前國際上設(shè)計功率最高的散裂中子源裝置。ESS超導質(zhì)子直線加速器設(shè)計能量2 GeV,平均流強2.5 mA,功率5 MW。ESS目前正在建設(shè),已于2018年9月從離子源引出束流。以這兩個加速器為代表的高功率質(zhì)子加速器目前面臨著一系列的挑戰(zhàn),包括強流束的空間電荷效應(yīng),高功率束流的束損控制,高功率RFQ和超導加速段的設(shè)計和穩(wěn)定運行,以及高功率散裂靶對入靶束流分布的需求。這些挑戰(zhàn)主要集中在超導段和高能傳輸線上。考慮到CiADS和ESS加速器的共性問題,本論文針對超導段和高能傳輸線開展了相關(guān)關(guān)鍵問題的研究:超導段腔體失效與再匹配研究,高能傳輸線上束損研究與控制,束流入靶的均勻化方法。超導腔失效后,束流在下游腔體處的同步相位會發(fā)生紊亂。為避免束流損失在超導腔內(nèi),需要在腔體失效后進行束流的再匹配。本論文以ESS超導直線加速器... 

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 高功率質(zhì)子加速器介紹
        1.1.1 高功率質(zhì)子加速器調(diào)研
        1.1.2 高功率質(zhì)子加速器目前的挑戰(zhàn)
    1.2 腔體失效與高能傳輸線關(guān)鍵問題
        1.2.1 腔體失效再匹配
        1.2.2 HEBT束損控制
        1.2.3 靶上均勻化
    1.3 論文的意義及創(chuàng)新點
    1.4 論文結(jié)構(gòu)
第2章 加速器物理基礎(chǔ)理論
    2.1 粒子運動方程
    2.2 Twiss參數(shù)與發(fā)射度
    2.3 相移與傳輸矩陣
第3章 基于ESS加速器的腔體失效再匹配研究
    3.1 ESS超導加速段介紹
    3.2 腔體失效再匹配方案設(shè)計
        3.2.1 傳輸矩陣
        3.2.2 算法實現(xiàn)與優(yōu)化
        3.2.3 多粒子模擬驗證
        3.2.4 不同能量段腔體失效分析
        3.2.5 空間電荷效應(yīng)的考慮
        3.2.6 腔體失效再匹配對高能傳輸線的影響
    3.3 腔體失效再匹配研究對CiADS的借鑒意義
第4章 高功率束流在高能傳輸線上的束損控制研究
    4.1 偏轉(zhuǎn)段束損控制
        4.1.1 色散理論基礎(chǔ)
        4.1.2 包絡(luò)控制
        4.1.3 入口能量變化對偏轉(zhuǎn)段的影響
        4.1.4 二極鐵剩余磁場的影響
    4.2 束暈控制
    4.3 相移控制和管束比控制
        4.3.1 相移平滑過渡控制
    4.4 誤差影響
        4.4.1 入口束流誤差
        4.4.2 沿線元件誤差
第5章 高功率束流的靶上均勻化
    5.1 擴束研究
        5.1.1 長漂移節(jié)擴束研究
        5.1.2 Crossover研究
    5.2 束斑均勻化研究
        5.2.1 非線性場實現(xiàn)均勻化
        5.2.2 掃描設(shè)計實現(xiàn)均勻化
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
附錄A Matlab中幾種波形的傅里葉展開
    A.1 全域平滑的螺旋搖擺掃描波形
    A.2 幾種常見的波形
附錄B Matlab中腔體失效分析
    B.1 主腳本
    B.2 遺傳算法
附錄C ESS腔體失效再匹配段的橫縱向選取
    C.1 SPK段
    C.2 MBL與HBL段
    C.3 特殊段
        C.3.1 SPK段首
        C.3.2 HBL段末
        C.3.3 SPK段與MBL段連接處
    C.4 總結(jié)
參考文獻
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]ADS中液態(tài)鉛鉍靶流動管道屏蔽計算[J]. 劉照青,趙澤龍,楊永偉,洪爽,孟海燕.  核技術(shù). 2018(03)
[2]New concept for ADS spallation target: Gravity-driven dense granular flow target[J]. YANG Lei,ZHAN WenLong.  Science China（Technological Sciences）. 2015(10)
[3]粒子加速器的發(fā)展歷史[J]. 景心.  國外科技動態(tài). 2005(02)

博士論文
[1]驅(qū)動離子束FFAG加速器與C-ADS輸運中若干物理問題的探索研究[D]. 羅煥麗.中國科學技術(shù)大學 2013



本文編號：3689481