加速器驅(qū)動(dòng)嬗變研究裝置（CiADS）是用于核廢料安全處置原理驗(yàn)證的國(guó)際首臺(tái)兆瓦量級(jí)的ADS裝置。系統(tǒng)設(shè)計(jì)功率10 MW,其中超導(dǎo)質(zhì)子直線加速器能量500 MeV,束流流強(qiáng)5 mA,束流功率2.5 MW,連續(xù)波運(yùn)行。CiADS已完成初步設(shè)計(jì),即將開(kāi)始建設(shè)。歐洲散裂中子源（ESS）是目前國(guó)際上設(shè)計(jì)功率最高的散裂中子源裝置。ESS超導(dǎo)質(zhì)子直線加速器設(shè)計(jì)能量2 GeV,平均流強(qiáng)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(gè)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(qiáng)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(dǎo)加速段的設(shè)計(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行,以及高功率散裂靶對(duì)入靶束流分布的需求。這些挑戰(zhàn)主要集中在超導(dǎo)段和高能傳輸線上。考慮到CiADS和ESS加速器的共性問(wèn)題,本論文針對(duì)超導(dǎo)段和高能傳輸線開(kāi)展了相關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題的研究:超導(dǎo)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(dǎo)腔失效后,束流在下游腔體處的同步相位會(huì)發(fā)生紊亂。為避免束流損失在超導(dǎo)腔內(nèi),需要在腔體失效后進(jìn)行束流的再匹配。本論文以ESS超導(dǎo)直線加速器... 

【文章頁(yè)數(shù)】：142 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(wèn)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(diǎn)
    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(yùn)動(dòng)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(dǎo)加速段介紹
    3.2 腔體失效再匹配方案設(shè)計(jì)
        3.2.1 傳輸矩陣
        3.2.2 算法實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化
        3.2.3 多粒子模擬驗(yàn)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(duì)高能傳輸線的影響
    3.3 腔體失效再匹配研究對(duì)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(duì)偏轉(zhuǎn)段的影響
        4.1.4 二極鐵剩余磁場(chǎng)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(guò)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(kuò)束研究
        5.1.1 長(zhǎng)漂移節(jié)擴(kuò)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(chǎng)實(shí)現(xiàn)均勻化
        5.2.2 掃描設(shè)計(jì)實(shí)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(kāi)
    A.1 全域平滑的螺旋搖擺掃描波形
    A.2 幾種常見(jiàn)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(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]ADS中液態(tài)鉛鉍靶流動(dòng)管道屏蔽計(jì)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(guó)外科技動(dòng)態(tài). 2005(02)

博士論文
[1]驅(qū)動(dòng)離子束FFAG加速器與C-ADS輸運(yùn)中若干物理問(wèn)題的探索研究[D]. 羅煥麗.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3689481