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《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》 2018年
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HIAF-BRing引出系统总体设计与动力学研究

阮爽  
【摘要】:在HIRFL的成功建造与运行后,中国科学院近代物理研究所于2009年提出建造新一代重离子加速器-强流重离子加速器装置HIAF,它由SECR离子源、强流超导直线加速器iLinac、增强器BRing、放射性次级束流分离装置HFRS、高精度环形谱仪SRing及实验终端组成。BRing作为HIAF装置的主加速器,设计的最大磁刚度为34 Tm,可将~(238)U~(35+)由注入能量17 MeV/u加速至引出能量200~835 MeV/u。为了满足不同实验终端需求以及实现束流的高效引出,本文为BRing设计了快、慢两种引出系统,两者将共用同一引出通道,以节约引出所需空间,降低引出系统造价。BRing快引出系统是将短脉冲的束流水平引出产生次级束以开展相关实验,如高精度质量测量实验,它主要由两组踢轨磁铁组成。同时,本文研究了踢轨磁铁组模块失效以及磁场波动对束流引出的影响。基于BRing高能量、高流强的特点,本文利用踢轨磁铁组设计了束流收集系统,以到达机器保护的目的。文中给出了快引出系统详细设计参数,并为踢轨磁铁双向电源提出了物理需求。BRing慢引出系统可提供秒量级的准连续束以开展材料、生物辐照研究以及核物理实验等,它主要包括色品校正与共振驱动系统,在设计中实现了两者的独立调节。本文利用MAD-X对不同能量的~(238)U~(35+)进行了模拟,对不同引出参数与相同引出参数设置下的模拟结果进行了讨论,并提出了解决不同引出参数设置下实现束流高效引出的方法。文中利用WinAgile对引出束轨道进行了分析,并给出了慢引出系统各元件布局以及相关元件物理设计参数。最后,通过对不同动量分散粒子进行追踪得到了HFRS入口处的光学匹配参数。BRing各硬件系统均能满足快、慢引出系统物理设计需求与工程需要。此外,论文在开发的SESP程序基础上研究了BRing的环引出参数与束流参数设置对慢引出束的影响,并分析了引出激励对spill时间结构均匀性的影响。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TL50

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