CYCIAE一100引出轨道的计算与模拟

CYCIAE．100是1台紧凑式回旋加速器,加速负氢粒子束,引出方式为双向剥离引出,引出能量范围为75-100MeV。首先,通过自主开发的剥离引出程序CYCTRS计算不同能量的剥离点的位置,然后分别利用程序GOBLIN和STRIP—UBC进行复算,三者间的计算结果符合很好。利用程序GOBLIN可得到引出轨道束流传输矩阵的数值解,然后利用多粒子模拟程序COMA在剥离膜上得到的分布作为引出计算的初始分布,对CYCIAE-100的引出轨道进行模拟计算。     

螺旋偏转板中低能强流直流束传输的PIC程序

1建模和程序开发 建立了1个用于模拟螺旋偏转板中低能强流直流束传输的模型,并在传统PIC技术的基础上发展了1个新的迭代算法。具体的算法流程示于图1。在上述算法基础上,自主开发了1个面向对象的宏粒子模拟程序CYCPICINF。关于算法和程序的详细介绍参见文献[1]。     

10MeV强流回旋加速器的束流调试

10MeV强流回旋加速器在中国原子能科学研究院研制成功,并取得了先进的束流指标。它是国内自主研发的首台紧凑型强流回旋加速器,具有多项技术特点。在其建造、调试过程中解决了诸多技术问题,作为一个回旋加速器综合实验装置,它不但为在建的100MeV回旋加速器提供了设计验证手段,而且也是强流回旋加速器关键部件的综合实验平台。它的建造成功,为小型回旋加速器的国产化提供了技术保证,为推广加速器在我国核医学领域的应用创造了条件。本文将重点介绍它的调试过程、解决的关键问题及调试结果。     

强流回旋加速器中心区综合试验装置偏转板和中心区改进设计

强流回旋加速器中心区综合试验装置的中心区理论设计要求高频加速电压为50kV，但在高频机实际的运行中，根据耦合馈入的功率和实际测量的腔体的阻抗值进行推算发现，加速电压并未达到理论设计所要求的数值。加速电压偏低意味着粒子在穿越加速间隙时无法获得足够的能量增益，从而导致部分束流轰击在中心区的电极上而造成损失。从图1数值模拟的结果可看出，D电压越小，同样方位角处的束流轨道半径就越小，这与图2所示的实验现象相符合。     

CYCIAE-100中的束流动力学研究

为了满足高频腔安装的需要,磁铁峰区间隙在中心区从5cm增加到了6cm;为了给高频线提供空间,在外半径区从4cm增加到约5cm。同时,中心区间隙的增加给对中线圈的工程设计带来了方便。然而,对这样一个紧凑型的机器而言,叶片两边的边缘场对轴向聚焦的影响就变得很重要。因此,需对磁铁的基本结构再进行研究,并对其产生的磁场进行束流动力学研究。1滑相和共振基于静态平衡轨道的计算,滑相和共振的结果分别如图1和2所示,对不同程序计算的结果进行了比较。可以看出由三维有限元方法计算出的等时性磁场引起的滑相可控制在较小范围内。从图2可见,只有在…     

100 MeV回旋加速器高频腔体设计与木模实验

在100MeV回旋加速器中,高频腔体的频率范围为43～45MHz,Dee电压分布中心区为60kV,大半径区域约为120kV。要求腔体在满足频率要求和Dee电压分布的同时,有良好的机械稳定度和较低的功率损耗。为充分利用磁铁谷区的空间,设计的两个腔体完全安放在两个相对的谷区中,外腔做成三角形,     

智能化回旋加速器主磁铁CAE系统的研制及应用

阐述了一种回旋加速器主磁铁的CAE方法,基于该方法在VAX—11/780上所形成的CAE系统,具有可移植性好的特点,目前已成功地移植到PC—386微机上。智能化的CAD工作,在专家经验知识库的帮助下,使一般的设计者,也能得到高水平的磁铁结构;磁场分析基于多次考验过的磁场数值计算程序,束流动力计算经过实际考验;CAM工作是根据现有数控车床的具体要求,将设计结果转换成必要的加工数控数据,并能根据实际测磁结果,以形成等时性磁场为目标,计算出叶片修改量并输出数控数据,指导整个磁铁加工过程。应用该CAE系统设计的回旋加速器主磁铁,结构与目前国际上回旋加速器的结构十分接近,运行功耗有所下降。     

用于硼中子俘获治疗的强流质子回旋加速器中心区结构优化设计

中国原子能科学研究院目前正在研制用于硼中子俘获治疗（BNCT）的强流质子回旋加速器,该加速器设计引出能量14 MeV、质子束流强大于1 mA。相比引出流强为400 μA的PET回旋加速器,BNCT强流质子回旋加速器对中心区相位接收度和轴向聚焦的要求更高。为实现mA量级的束流的加速和引出,BNCT强流质子回旋加速器采取了增加负氢束流注入能量、增大磁铁镶条孔径、使用用于增大Dee盒头部张角的阶梯状结构及调整加速间隙的入口和出口高度等一系列中心区结构优化设计,有效地提高了中心区的相位接收度,改善了轴向电聚焦。在新的离子源注入能量下通过数值计算得到实测场下的轴向电聚焦和间隙高度的关系,选取合适的间隙高度获得最佳的轴向聚焦,从而确定了mA量级束流的注入和加速的中心区结构。同时在设计中考虑空间电荷效应的影响,计算了不同流强下的束流尺寸变化。中心区结构在实测磁场下的优化设计计算结果表明,BNCT强流质子回旋加速器中心区的束流对中好于0.5 mm,相位接收度大于40°,中心区最高可接收流强3 mA。目前,新的中心区结构已进入机械加工阶段。     

100MeV强流回旋加速器辐射剂量场计算

在负氢回旋加速器中，残留气体和洛仑兹力会引起负氢离子的剥离损失。加速器运行时，束流损失在真空室外产生很大的辐射剂量场，其计算结果将用于决定加速器局部屏蔽、吸收体等的设计。加速器停机后，活化将导致真空室内部的剩余剂量场，其计算对于加速器真空室内部的维修及组件设计具有重要意义。     

医用回旋加速器CYCIAE-30束流线升级改造

CYCIAE-30为中国原子能科学研究院于1994年研究建成的我国第1台医用强流回旋加速器，多年来，每年开机供束时间约为5000h，基本上满足了国内各医院定期批量供应^18F、^201T1、^68Ge等医用放射性同位素的需求。目前，中国原子能科学研究院承担核能开发科研项目“同位素与辐射应用关键技术研究”，在原有配套束流输运线的基础上开展了束流输运系统的升级改造方案设计，增加了气体靶生产线以生产新品种医用同位素。