CSNS真空控制设备监测与信息管理系统的研制

中国散裂中子源(CSNS)真空控制系统采用横河PLC和MOXA嵌入式串口设备实现真空阀门的开关和真空度的采集及相关联锁保护。本文使用CSS建立了CSNS真空控制设备及真空状态实时监测的操作员界面（OPI）。在此基础上,通过开发CSS插件,连接控制线缆数据库,实现了被控信号与被控设备及线缆的在线关联查询功能,通过被控信号即可确定设备位置和连接的线缆,方便日后的维护运行。     

中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行

中国散裂中子源（CSNS）是基于强流质子加速器的大科学装置,通过高功率质子束流轰击重金属靶产生高通量中子用于开展中子散射研究,CSNS是世界上第四台、发展中国家第一台脉冲型散裂中子源。CSNS包括高功率强流质子加速器、中子靶站和中子谱仪以及相应的配套设施等。加速器由80 MeV负氢直线加速器、1.6 GeV快循环同步加速器及相应的束流输运线组成。CSNS加速器是我国第一台中高能强流高功率质子加速器,本文将介绍CSNS加速器的设计、关键技术、设备研制以及束流调试过程和其中关键问题。     

基于EPICS的注入凸轨脉冲电源控制样机研制

中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）是一台高束流功率质子加速器,凸轨磁铁脉冲（BUMP）电源是CSNS注入系统的重要设备。根据CSNS工程建设的要求,需在预研阶段研制一套凸轨电源控制样机,用于研究和解决控制系统建造中的一些关键技术。注入凸轨电源样机通过横河公司生产的WE7000测量系统实现对脉冲电源的控制,根据物理设计需要可完成对电源的任意波形给定输出并实现对电源输出波形的回采显示。本文主要介绍了基于EPICS系统的WE7000设备驱动的开发,以及在此基础上研制的注入凸轨脉冲电源控制样机的应用。通过联机测试的结果表明,该样机满足对注入凸轨脉冲电源的控制要求,达到了预研目的。     

CSNS直线加速器前端水冷控制系统的研制

CSNS直线加速器前端水冷控制系统负责监测CSNS直线加速器低能束流传输段(LEBT)、射频四极场加速器(RFQ)和中能束流传输段(MEBT)所属各水冷设备并提供联锁保护。该系统采用操作员接口层、控制器层、现场设备层的三层结构,使用集成开发工具EPICS进行开发,并选用新型PLC作为EPICS IOC实现系统控制功能。目前,已经完成系统的离线测试,实现了预期的功能。论文对系统的总体设计和具体实现进行了介绍。     

中国散裂中子源靶站冷却水净化系统设计

散裂中子源是由加速器产生高能质子轰击重金属靶产生高通量脉冲中子的科学装置。中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source,CSNS）主要由加速器、靶站和中子谱仪三部分组成。净化系统作为靶站水冷系统的一个组成部分,对CSNS的安全运行起着重要作用。本文主要介绍了CSNS靶站水冷净化系统的工艺流程设计、系统重要参数的确定、系统设备选型、控制仪表和系统布置的特点以及系统各种工况下运行操作方面的设计思路。     

中国散裂中子源漂移管直线加速器研制进展

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。     

中国散裂中子源直线主副隧道的屏蔽设计

中国散裂中子源(CSNS)的核心部件是一台高能强流质子加速器,其孔道屏蔽是辐射防护设计考虑的重要内容。为确保直线加速器速调管大厅的工作人员辐射安全,本文采用蒙特卡罗程序FLUKA,对直线加速器的主副隧道间屏蔽墙和副隧道上方顶屏蔽的孔道屏蔽效果进行了模拟计算,提出了多种屏蔽优化方案,并按照CSNS工作场所的剂量率限值,分析给出了该处孔道屏蔽结构的优化改进意见。     

基于EPICS的CSNS主剥离膜控制系统研究

现代大型实验物理和加速器装置中,EPICS这一控制系统组态软件工具集被越来越广泛的采用。主剥离膜是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)的重要精密机械自动化设备,采用横河PLC系统搭建本地控制系统,实现主剥离膜的换膜运动及位置调整功能。文介绍了基于EPICS的CSNS主剥离膜控制系统的研究工作,EPICS系统通过网络与横河PLC系统以基于消息的方式共享数据,进而实现对主剥离膜装置的远程运动控制。     

CSNS中子带宽限制斩波器样机控制系统的设计与实现

中子带宽限制斩波器是中国散裂中子源(CSNS)飞行时间型中子散射谱仪中用于选择特定波段范围中子的装置,其控制系统要求能够实现斩波器相位信号与加速器定时信号同步并完成对斩波器运行状态监控的功能。本文针对控制指标的要求,阐述了控制系统的结构、控制原理及软件设计方案,并对系统控制精度和稳定性进行了分析。     

基于StreamDevice的VME机箱监测及其应用研究

VME总线具高可靠性与稳定性的优点,使得其在加速器控制中得到了广泛应用。Stream Device是EPICS的一个通用设备支持模块,用来与支持字节流的设备进行通信。由于加速器运行的需要,很有必要对VME机箱的当前运行状态进行实时监测。Schroff公司提供的CMM模块,可用于监测VME机箱或CPCI机箱的状态。以VME机箱为例,阐述了如何使用CMM模块对机箱状态进行监测及利用Stream Device把状态变量接入到EPICS系统中的方法,并简单介绍了在CSNS定时系统中的应用。     

中国散裂中子源的空气活化监测与评价

中国散裂中子源是我国正在运行的质子加速器大科学实验装置,保证其空气活化水平处于可监测、可控状态,对确保装置的正常运行和科研产出、确保工作人员和公众的辐射安全具有重要意义。国内外以往对加速器空气活化的认识基本都来自参考文献和理论计算;由于没有针对性研发,以往国内加速器的空气活化监测没有测量到空气活化核素及其浓度。2019年底,散裂中子源研发了在线空气活化监测系统,成功监测到了空气活化的主要放射性核素及其活度浓度。本文介绍了该系统的研发情况和监测结果,并提出了对加速器空气活化监测与评价的一些看法。     

中国散裂中子源加速器注入束流损失调节研究

注入系统是中国散裂中子源（CSNS）加速器的核心组成部分，对束流功率提升和稳定供束运行具有重要意义。注入束流损失是快循环同步加速器（RCS）能否在高功率下运行的决定因素之一。本文首先研究CSNS加速器注入束流损失的主要来源，包括注入参数不匹配、注入方式选择、剥离膜散射粒子损失、未被剥离的粒子损失等。其次，根据加速器的束流调节进程，对不同来源的束流损失进行调节和优化，降低注入束流损失，提高注入效率。最后，总结注入束流损失调节结果，初步测量得到注入效率约99%，并对进一步降低注入束流损失、提高注入效率提出改进方法和意见。     

反射磁铁在改善线缆辐照均匀性方面的应用

电子加速器辐照线缆，特别是辐照大规格线缆（外径40～80 mm）时，经常出现辐照不均匀现象。本文主要分析线缆辐照加工时出现不均匀现象的原因及解决方法，详细介绍反射磁铁的工作原理与使用方法，并对比使用反射磁铁与不使用反射磁铁辐照线缆的效果。辐照结果表明，使用反射磁铁辐照可提高大规格线缆的辐照均匀性。     

EPICS数据包捕获分析工具开发及其应用

加速器控制网内EPICS数据包的捕获分析,可对控制网内出现的与EPICS CA通信相关的问题进行快速定位,还可用于监测EPICS IOC活动状态以及记录对EPICS PV的写操作日志。使用PCAP应用接口可开发出捕获特定数据包的应用程序。本文介绍了基于PCAP接口开发的EPICS数据包捕获分析工具—cacap以及cacap在CSNS加速器控制系统中的应用。     

Ionizing and non-ionizing kerma factors in silicon for China Spallation Neutron Source neutron spectrum

The quantification of ionizing energy deposition and non-ionizing energy deposition plays a critical role in precision neutron dosimetry and in the separation of the displacement damage effects and ionizing effects induced by neutron radiation on semiconductor devices. In this report, neutrons generated by the newly built China Spallation Neutron Source(CSNS) are simulated by Geant4 in semiconductor material silicon to calculate the ionizing and non-ionizing kerma factors. Furthermore, the integral method is applied to calculate neutron-induced ionizing at the CSNS and non-ionizing kerma factors according to the standard neutron nuclear database and the incident neutron spectrum. In addition, thermoluminescence dosimeters are utilized to measure the ionizing energy deposition and six series of bipolar junction transistors are used to measure the non-ionizing energy deposition based on their neutron damage constants. The calibrated kerma factors that were experimentally measured agreed well with the simulation and integral calculation results. This report describes a complete set of methods and fundamental data for the analysis of neutron-induced radiation effects at the CSNS on silicon-based semiconductor devices.     

电子直线加速器计算机控制系统的研制

电子直线加速器作为射线源可用于工业探伤、工业CT、集装箱检测、辐照等领域。本工作所研制的加速器计算机控制系统采用分布式网络控制 ,分三级进行监测和控制 ,可方便地将探伤工艺、CT设备、辐照等的相关控制纳入控制系统中。系统的前端设备通过网络通讯方式联成控制网络 ,分别对各子系统进行采集、测量、控制、保护 ,用软件代替部分硬件 ,在满足原有功能的基础上实现很多新功能 ,且易于测试、生产、维修和维护升级