瞿培华
- 作品数：13 被引量：26H指数：2
- 供职机构：中国科学院高能物理研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：核科学技术理学文化科学电子电信更多>>
- CSNS-Ⅱ超导椭球腔失谐研究被引量：2
- 2020年
- 中国散裂中子源二期束流功率升级到500kW,直线加速器H^-的能量增益由现在的80MeV提高到300MeV以上,其中150~300MeV能量段采用648 MHzβ_g=0.60的5-cell超导椭球腔结构。超导椭球腔具有加速梯度高、结构简单、后处理容易等优点,缺点是结构强度弱、易失谐。本文主要研究该椭球腔的失谐特性。利用COMSOL Multiphysics软件进行了计算分析,在两端固定边界条件下,裸腔的氦压敏感性系数K_P=-45.705Hz/mbar(1mbar=100Pa),洛伦兹力失谐因子K_L=1.574Hz/(MV/m)^2。增加加强环并优化其位置来改善氦压敏感性系数和洛伦兹力失谐因子,通过计算分析最终确定选择双加强环方案来减小椭球腔的失谐。两个加强环位置分别取在75和120 mm的位置,腔体失谐的改善最大,K_P=6Hz/mbar,K_L=0.43Hz/(MV/m)^2。为了更准确地计算椭球腔的氦压敏感性系数和洛伦兹力失谐因子,本文引入调谐刚度边界条件进行失谐分析,在椭球腔调谐器端设置30kN/mm边界条件,另一端固定,计算得到氦压敏感性系数为4.8Hz/mbar,洛伦兹力失谐因子1.99Hz/(MV/m)^2,满足工程要求。另外,用CST软件对椭球腔的动态洛伦兹力失谐进行了初步分析,用软件Workbench计算了椭球腔的振动本征频率,结果显示,振动本征频率离射频脉冲重复频率及环境振动频率较远,不易发生共振失谐。
- 李波刘华昌刘华昌吴小磊王云李阿红吴小磊陈强
- 关键词：散裂中子源加强环
- 硼中子俘获治疗加速器ECR质子源电磁场仿真设计被引量：1
- 2019年
- 电子回旋共振(ECR)质子源具有可给流强高、亮度高、可靠性高、使用频率高、易维护、小型化等优点,因而被硼中子俘获治疗(BNCT)装置的直线加速器所采用。本文利用CST软件对2.45GHzECR质子源进行优化设计。优化后ECR质子源的等离子体发生器腔体的尺寸为101.12mm×45.00mm,给出了脊波导耦合器的最优尺寸参数,使等离子体发生器腔体内电场强度提高为普通波导的4.5倍。通过Opera-3D对ECR质子源的引出电极结构进行了仿真计算,并给出了优化参数。另外,初步设计了质子源的线圈磁铁系统,优化了磁场分布。本文结果为质子源的研制提供了数据。
- 李波李波王云刘华昌李阿红王云陈强吴小磊巩克云李阿红吴丛凤
- 关键词：硼中子俘获治疗质子源电子回旋共振
- 中国散裂中子源漂移管直线加速器研制进展被引量：16
- 2015年
- 漂移管直线加速器(DTL)是中国散裂中子源(CSNS)直线加速器的主要部分,负责将脉冲流强为15mA的负氢离子从3 MeV加速到80 MeV,再注入到快循环同步加速器(RCS)中实现进一步加速。CSNS DTL由4节长度约9m的RF腔体组成,单节RF腔体由1台3MW的速调管提供功率。每节腔体又分为3段长约3m的机械腔体以便于加工和安装。DTL腔体和漂移管的研制是整个CSNS直线加速器的关键。本文介绍了CSNS DTL研制过程,包括国内首次在强流质子加速器RF腔内表面进行高导无氧铜电镀、新型磁铁线圈的研制、小孔径磁铁的高精度测量等。加工及测试结果均满足CSNS的设计要求。
- 刘华昌彭军巩克云吴小磊李阿红李波陈强樊梦旭王云瞿培华宋洪关玉慧赵晶晶董岚王生傅世年
- 关键词：电镀真空
- CSNS-Ⅱ超导椭球腔的高频设计和二次电子倍增研究被引量：2
- 2019年
- 中国散裂中子源二期(China Spallation Neutron Source,CSNS-Ⅱ)升级,直线加速器能量增益将由现在的80 MeV提高到300 MeV,打靶束流功率由100 kW提高到500 kW。直线加速器升级采用Spoke腔加椭球腔的全超导结构,其中5-cell椭球腔负责把H^-从150 MeV加速到300 MeV,工作频率为648 MHz,几何β(g βgλ/2为椭球腔单元长度,λ为工作波长)取0.60。利用三维全波电磁场仿真软件CST (Computer Simulation Technology)对该椭球腔进行了研究分析,优化了椭球腔的高频参数和几何尺寸,使得轴向电场平整度、峰值电场比、峰值磁场比分别达到98.2%、2.70和4.89 mT·(MV/m)^-1,R/Q值为305.59 Ω。通过计算分析椭球腔的二次电子倍增效应,对发生二次电子倍增严重的地方进行了形状改良,减弱二次电子倍增,并且加速梯度在8 MV·m^-1以上完全抑制了二次电子倍增。另外,对椭球腔的洛伦兹力进行了初步计算分析。
- 李波李波王云刘华昌瞿培华王云樊梦旭吴小磊
- 关键词：超导洛伦兹力
- 散裂中子源漂移管直线加速器功率耦合器的冷测及分析（英文）
- 2017年
- 功率耦合器是中国散裂中子源(CSNS)漂移管直线段(DTL)的关键部件之一,其耦合系数通常通过调节耦合孔尺寸得到,为了确保耦合系数达到设计值,制造了一个冷模进行耦合度的调节。在冷模测量过程中,发现了仅通过改变耦合孔尺寸耦合系数达不到目标值的问题,因此提出了一种与测量结果对比有良好仿真精度的新模型用于分析,并使用该仿真模型分析了PEFP使用的理论及影响耦合度的主要参数。最终耦合度被调节至目标值,正式件的冷测结果也表明其与仿真结果基本相同。
- 樊梦旭刘华昌李阿红王云巩克云吴小磊瞿培华李波陈强
- CSNS-Ⅱ超导椭球腔形变电场平坦度仿真分析被引量：2
- 2021年
- 超导椭球腔是一种通过冲压零件和电子束焊接而成型的薄壁结构,在加工过程中存在不可避免的形变,如单元倾斜、偏轴,单元长度偏差,从而影响椭球腔的轴向电场平坦度,进而降低椭球腔的运行电场梯度。因此,在椭球腔加工成型后要进行预调谐处理。椭球腔预调谐是通过对椭球腔整形,包括倾斜和偏轴矫正,单元长度矫正,以达到提高轴向电场平坦度的目的。采用COMSOL多物理场耦合软件对CSNS-Ⅱ(China Spallation Neutron Source Phase II)超导椭球腔可能存在的形变进行了仿真计算,研究了各单元形变量对电场平坦度的影响,分析了腔体调谐位移量对电场平坦度的影响,为椭球腔预调谐提供数据参考,也为预调谐机的设计研制提供指导。另外,确定了椭球腔机械形变的要求,确保椭球腔机械加工质量满足CSNS-Ⅱ升级的实际工程需求。
- 李波刘华昌刘华昌吴小磊王云瞿培华吴小磊陈强
- 关键词：调谐
- CSNS漂移管直线加速器漂移管外壳冷却分析
- 2021年
- 中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS)漂移管直线加速器(Drift Tube Linac, DTL)由4台9米长腔筒、161台漂移管及其他高频部件构成,负责把负H离子由3 MeV加速到80 MeV。漂移管外壳采用全无氧铜电子束焊接而成,壳内有独立的不锈钢水套,外壳和水套采用间隙装配,其间有约0.2 mm间隙填充环氧介质。外壳的高频热功率约200 W,为了降低外壳温度及减小失谐量,冷却十分重要,外壳靠水套冷却,冷却效果不仅与0.2 mm间隙介质的导热系数有关,还与水套的冷却换热系数有关。利用3D软件Workbench仿真分析间隙介质导热系数和水套冷却换热系数对漂移管外壳温度的影响,间隙介质的导热系数大于0.1 W∙m−1∙℃−1时,冷却效果较好且外壳温度随介质导热系数变化不大,介质导热系数小于0.1 W∙m−1∙℃−1时,随着导热系数的减小,外壳的温度会急剧升高,因此选择导热系数在0.2 W∙m−1∙℃−1以上的环氧树脂填充间隙,另外,为了达到较好的冷却效果,水套中的冷却水应该处于湍流状态,流量应大于1.8 L/min,冷却换热系数大于5500 W∙m−2∙℃−1,漂移管实际运行中水套流量选择4 L/min,冷却换热系数约为10,000 W∙m−2∙℃−1,外壳温度较低,失谐量较小,运行具有较高的可靠性和稳定性。
- 李波刘华昌刘华昌王云吴小磊李阿红王云樊梦旭
- 关键词：中国散裂中子源导热系数换热系数
- CSNS-Ⅱ低β超导椭球腔的电磁设计
- 2020年
- 为中国散裂中子源二期工程(Chinese Spallation Neutron Source-Ⅱ,CSNS-Ⅱ)设计了一种低β超导椭球腔,利用2D程序SUPERFISH对该腔体的单元尺寸和高频等设计参数进行优化,获得的工作频率为648 MHz,几何β(βg)为0.47,单元个数为5,峰值电场比Epk/Eacc、峰值磁场比Bpk/Eacc和轴向电场平整度分别为3.35、6.1 mT·(MV/m)^-1和98.42%。通过2D软件MultiPac和3D软件CST粒子工作室(Computer Simulation Technology Particle Studio,CST PS)分析了优化后腔型的二次电子倍增情况,2D结果显示在峰值场0~80 MV·m^-1区间,二次电子发射系数小于1,表明整个腔体不会发生Multipacting(MP)效应。与2D结果不同,3D结果表明在椭球赤道位置存在MP效应,但在赤道处引入一个小凸起,并进行适当的后处理和高功率老练,则可以显著抑制MP效应。与国际上同类型椭球腔进行对比,主要高频性能参数基本相当。
- 瞿培华刘华昌刘华昌王云李波陈强王云樊梦旭李阿红罗喜保
- 关键词：腔型设计
- 固定调谐器对散裂中子源DTL电场稳定性的影响
- 2019年
- 中国散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source,CSNS)漂移管直线加速器(Drift Tube Linac,DTL)分为4个物理腔,于2015年12月正式投入运行。在DTL腔体低功率测量过程中,除DTL-1外,DTL-2、DTL-3和DTL-4工作频率均偏低,需要补偿的量超出了固定调谐器的调谐范围。原因发现是固定调谐器插入腔内过深,谐振腔模式发生耦合,腔体的双周期链被破坏,轴向电场稳定性不达标。利用CST(Computer Simulation Technology)软件计算轴向电场稳定性特性,给出耦合杆分组规律,加快了调谐效率。DTL-2所有固定调谐器达到行程极限,将两个可动调谐器在50 mm内长基础上向内延伸10 mm,工作频率达标;DTL-3和DTL-4在耦合杆上增加相同尺寸调谐环补偿频率。改进后的低功率测量结果表明:电场平整度达到±2%以内,稳定性调谐至±150%/MHz以内,温度25°C时谐频率调整至323.9 MHz±10 kHz,均满足工程使用要求。
- 瞿培华刘华昌刘华昌彭军李阿红吴小磊彭军樊梦旭陈强巩克云
- 漂移管直线加速器加速电场分布及稳定性调谐研究被引量：4
- 2017年
- 漂移管直线加速器(DTL)加工和安装的误差会导致腔内加速电场分布偏离设计值。为了补偿该偏差,通常在腔内安装调谐装置。同时,在腔内引入耦合杆周期结构,通过调节耦合杆与漂移管之间的间隙,可提高DTL腔内加速电场的稳定性。本文基于高频谐振腔理论和小球拉线测量技术,搭建了一套高精度电场测量系统。结合仿真模拟和实验,实现了中国散裂中子源(CSNS)DTL的加速电场和稳定性调谐,使得腔内实际加速电场分布与设计值相对偏差小于2%,谐振频率和电场稳定性均达到设计指标。
- 刘华昌李阿红李阿红樊梦旭彭军瞿培华樊梦旭王云巩克云吴小磊
- 关键词：稳定性
