HLS满能量注入研究及新型冲击磁铁脉冲发生器研制

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1、中国科学技术大学博士学位论文HLS满能量注入研究及新型冲击磁铁脉冲发生器研制姓名：刘超申请学位级别：博士专业：核技术及应用指导教师：刘祖平;尚雷20080501臻要繁的注入也要求功率消耗最小化以降低运行费用。现注入系统冲击磁铁电源是基于闸漉管的简化pFN型，气体开关的不稳定性、寿命和可靠性等方匿已不裁满足薪注入系统对冲击磁铁电源的长期连续稳定运行的要求。在调研墨际上冲击磁铁脉冲发生技术发展的基础上，我们研究了固态脉冲发生的关键技术。根据新设计的注入系统要求，研制了基于大功率IGBT的新型磁耦合固态冲击磁铁脉冲发生器，设计了基于FPGA的多路嵩压I

2、GBT驱动触发器。新型冲击磁铁脉冲发生器用IGBT、新型磁材料、数于伏的高频开关电源新电路拓扑取代闸流管、PFN、数万伏的高压电源等传统部件，提高功率密度、克服高压储能电容、放电开关使用寿命等局限。冲击磁铁脉冲发生器的长期重复稳定性可以得到保障，大大减少维护量，可以满足高亮度或准恒流运行模式的要求，并具备脉冲输出上升、下降沿快、脉宽可调等优点。新型固态高压大电流脉冲发生技术不仅可以在现有高能加速器上得到直接应用，未来在雷达发射、工业辐照及医用加速器等领域也有广阔的应雳前景。概况来说，论文的主要工作包括合肥光源满能量注入升级系统的物理优化设计，对T

3、op．up注入的可行性进行了初步的分析研究；成功研制新型冲击磁铁脉冲发生器，解决了关键嚣技术问题，为合舅墨光源未来的发展奠定了良好的物理和技术基础。关键词：满能量注入跟踪模拟发生器王GBT感应叠加准恒流固态脉冲功率冲击磁铁脉冲现场可编程门阵列纳米晶磁环AbstractABSTRACTHefeiLi曲tSource(HLS)isadedicatedsynchrotronradiationresearchfacility，spectrallystrongestinVacu啪UltraⅥoletaJldSoRX．ray．Theelectronbeams

4、areacceleratedto200MeVbyLinac，theninjectedtostorageringandincreasedto800MeVusinganenergyrampingsystem．Theinjectionsystemhasbeenstablyoperatedformanyyears，hi曲erbeamaccumulationrateandcurrentintensityhasbeenachieVed．Ho、VeVertheinjectionprocessisverysensitivetoinjectedbe锄paramet

5、ersandthee11rortoleranceisti曲t．Intherampingprocess，themainsystemequipmentsofthemachinewhichincludeRFcaVityandpowersuppliesofmainmagnetswerekeptchangingwiththebeamenergyincreasing．Itwasregardedasasourceofclosedorbitdrin．Andnow，HLSstorageringbeamwasrenlledeVe巧seVeralhours，itmak

6、esthebeamcurrentkeepchanginginlargerangeandtheelementsofthebeamlinewereseriouslysuf绝redthermalloade矗’ection．Thespotpositionofsynchrotronradiationishardtomaintainhi曲stabilityanditcan’tmeettherequirementsofsomeexpe“ments．ImproVingthebrightness，stabilityandlifeoflightsourcesisth

7、egoalofHefeiLightSourCedeVelopment．Therearesomeplansofupgradingenergyinjection、vereproposedduringthecourseofHLS’sconstruction．In2007，NationalSynchrotronRadiationLaboratoWinHefeihadappliedforthedevelopmentofsoRX-ray行eeelectronlaserexperimentaldeVice(HefeisoftX-ray丹eeelectronla

8、ser1陀stFacility，ab．HTF)．Thethesishadinitiallyconnectedwiththeproject