加速器驱动洁净核能系统物理及技术基础研究(4页).doc

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1、重大研究项目加速器驱动洁净核能系统物理及技术基础研究ADS启明星1号的“跑兔”系统的设计史永谦，张巍，曹健，罗皇达，权艳慧在ADS（AcceleratorDrivenSub-criticalSystem,加速器驱动的次临界系统）中，次临界反应堆在加速器屮了源的作用下维持链式裂变反应。次临界度监测是ADS研究屮的一项重要内容，跳源法是测量次临界度的行Z有效的方法之一，可以通过切断加速器束流测量次临界反应堆内屮了通量的衰减得到。在研究次临界反应堆中了学的实验中，用同位素屮了源代替加速器屮了源可以得到部

2、分近似的结果。木年度，设计加T了专门用于开展启明星1号次临界实验装置跳源实验的石七彳源气动输送系统，即跑兔系统。该系统由空气压缩机、空气过滤器、汕雾器、调节阀、二位五通电磁阀、开关、导气管、气体换向座、钢源及贮存罐等组成。与通常的跑免系统相比，其特别Z处在于通气导管由两根管了套装组成，粗管套在细管外面，前端接导气塞，后端接气体换向廉。粗管与细管Z间的空腔和细管内部的空腔用于气体流通。当把导气管插入启明星1号次临界反应实验装置的源孔道内，屮了源就可以在细管内依靠气体的推动在次临界反应堆与贮存罐Z间的

3、移动，跳源时间小于0.1so强流RFQ注入系统（LEBT）调试马鹰俊，崔保群，马瑞刚，李立强，姜冲，唐兵，邓金亭，蒋渭生，王荣文在加速器驱动次临界系统（ADS）项日小，由我院承担研制的强流RFQ注入系统，包括ECR强流离子源及朿流低能传输线（LEBT）,从2005年8月移机中国科学院高能物理研究所后，历时半年多时间，解决了由于工作环境改变而带来的一系列水、电、气问题，包括电器系统供电与控制的改造，水冷供给的升级，真空测量和安全连锁的配套等；于2006年6月与RFQ对接前将系统完全恢复到了验收时的状

4、态，可以引出能S75keV.超过60mA的离了束，归一化均方根束流发射度为O.137imrad,引出束流的质了比好于80%o为确保与RFQ加速器安全可靠的联机调试，并提供合格的朿流，设计了一套用于强会聚朿流的测量方法和装置，实验测得75keV、60mA的质子束在束腰处束径小于3mm,束张角小于71mrad,确定了LEBT系统传输元件的主要参数。在与RFQ加速器完成对接后，于2006年7月开始注入束流联合调试，根据离线确定的备种参数，首次注入取得了RFQ加速器出口峰值流强20mA和60%传输效率的结

5、果。在提高高频电场的馈入、参数匹配优化后，出口流强达到了41mA,传输效率大于90%（图1）,已经非常接近项目指标的要求。在Z麻的调试实验屮，解决了打火引起的一些电源设备的保护或损坏问题，系统己经可以稳定地运行并提供符合要求的束流，H前又取得了可喜的进展。调试屮，在75keV能量下离了源引出束流为66mA时，在RFQ入口处，束流强度为47mA,质了•束在LEBT系统屮的传输效率约为90%；RFQ出口束流峰值流强为42〜44mA,传输效率在90%〜94%Z间。目前，RFQ能够可靠运行在6%占空比，束

6、流宽度L2ms,频率50Hz,平均流强为2.6mA。买验波形如图2所示。目前正在解决实验屮发现的RFQ传输效率与高频电场开闭环调制模式的选择、场相位稳定性的关系以及RFQ腔体温度控制精度对传输效率的影响等问题，这些问题解决示，RFQ加速器平均流强有望达到3mA。Iew1V4Wi744-W-

7、音十388mVlOOmV100mV抗MlOOps鑑100ysSi31.40%A：344mV400mv侑号洲Ch:12AltExtExt/10市电图IRFQ进出口束流信号较高曲线是注入的44mA的束流波形；较低曲

8、线是输出41mA束流波形；传输效率为92%•■•••ImJLA丄A,「■!▲▲▲丄■丄■4AA厶人*■70e0mVCH2ZO.OmV光标2378mV光标1-25.2mV图2RFQ买验波形较裔曲线为47mA的注入束流；较低曲线为44mA的出口束流；传输效率为93.8%到目前为止，LEBT系统联机调试出束工作时间累计达450h,为RFQ提供束流200h以上，其中，最长无打火在线运行时间为出朿60h,其中为RFQ供朿30h,朿流稳定。日前，LEBT系统可随时配合RFQ提供束流。78屮国原了能科学研究院年

9、报2005