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强流加速器驱动的洁净核能系统中的一个关键问题——束晕-混沌的物理机制及控制对策 被引量:40
1
作者 方锦清 《自然杂志》 2000年第2期63-69,共7页
强流加速器具有极其重要的应用发展前景。强流加速器驱动的放射性洁净核能系统,比常规核电更安全、更干净、更便宜,但是它对加速器的要求比现有的加速器超过数十至上百倍。实验和理论都发现束晕-混沌现象,这成为强流离子束应用中,特别... 强流加速器具有极其重要的应用发展前景。强流加速器驱动的放射性洁净核能系统,比常规核电更安全、更干净、更便宜,但是它对加速器的要求比现有的加速器超过数十至上百倍。实验和理论都发现束晕-混沌现象,这成为强流离子束应用中,特别是放射性洁净核能系统的关键问题之一。为了提出一套有效设计新型强流加速器的方法,不仅必须深入研究这类束晕-混沌的特性及其产生的物理机制,而且需要研究如何实现对束晕-混沌的控制策略及技术。本文讨论了迄今国内外在研究产生束晕-混沌的若干物理机制方面的进展和可能的控制策略,并提出我们探索的新思路及控制对策。这是正在研究中的一个极富挑战性的新课题。 展开更多
关键词 加速器 洁净核能系统 束晕-混沌 物理机制
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强流加速器中束晕-混沌的延迟反馈控制 被引量:35
2
作者 朱伦武 翁甲强 +1 位作者 高远 方锦清 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第7期1483-1488,共6页
简要分析了延迟反馈法运用于束晕 混沌控制的理论可行性并实现了 5种不同的初始质子分布情形下强流加速器中束晕 混沌的有效控制 .控制律为线性 ,反馈量小 ,有利于技术实现和降低控制代价 ,可为强流加速器的工程实现提供参考 .
关键词 控制 束晕-混沌 加速器 延迟反馈 离子束 非线性控制
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非线性反馈控制强流加速器中的束晕-混沌现象 被引量:35
3
作者 方锦清 陈关荣 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期647-651,共5页
基于 Poincare-Lyapunov定理 ,应用定性分析 ,提出用非线性反馈法实现对束晕 -混沌的控制。矩阵传输理论研究已发现 :质子束的空间电荷效应导致质子束径向发散及束晕现象。因此 ,构造一类正弦等形式的非线性反馈函数去抵消质子束空间电... 基于 Poincare-Lyapunov定理 ,应用定性分析 ,提出用非线性反馈法实现对束晕 -混沌的控制。矩阵传输理论研究已发现 :质子束的空间电荷效应导致质子束径向发散及束晕现象。因此 ,构造一类正弦等形式的非线性反馈函数去抵消质子束空间电荷非线性效应。PIC数值模拟结果证实该方法的可行性 ,为实验提供一定理论依据。 展开更多
关键词 加速器 束晕 混沌 非线性反馈控制
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强流加速器中束晕-混沌的小波间隔反馈控制 被引量:23
4
作者 高远 翁甲强 +1 位作者 方锦清 罗晓曙 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第8期1440-1446,共7页
在束晕 混沌的小波函数控制已实现的基础上 ,给出了一种形式更为简单的小波函数控制器 ,并研究了束晕 混沌的多周期间隔反馈控制方法 .以控制初始条件遵从Kapchinshij Vladimirskij分布的离子束为例进行模拟 ,结果表明 ,通过适当选择... 在束晕 混沌的小波函数控制已实现的基础上 ,给出了一种形式更为简单的小波函数控制器 ,并研究了束晕 混沌的多周期间隔反馈控制方法 .以控制初始条件遵从Kapchinshij Vladimirskij分布的离子束为例进行模拟 ,结果表明 ,通过适当选择间隔的周期数和小波控制器的控制参数 ,仍能很有效地对束晕 混沌进行控制 ,并能达到消除束晕及其再生现象的理想结果 . 展开更多
关键词 小波函数控制 多周期间隔 束晕-混沌 离子束 加速器
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强流质子束在周期聚焦通道中束晕-混沌运动的物理机制及其非线性控制策略 被引量:25
5
作者 方锦清 陈关荣 +1 位作者 周刘来 黄继杰 《自然科学进展(国家重点实验室通讯)》 北大核心 2001年第2期113-120,共8页
实践表明矩阵传输理论及定性方法是分析强流质子束在周期聚集磁场通道中束晕-混沌运动的产生机制,通过多粒子数值模拟(PIC)进一步揭示,不仅是质子束空间电荷的非线性效应,而且束核与粒子之间相互作用导致横向能量交换及非线性共振覆盖... 实践表明矩阵传输理论及定性方法是分析强流质子束在周期聚集磁场通道中束晕-混沌运动的产生机制,通过多粒子数值模拟(PIC)进一步揭示,不仅是质子束空间电荷的非线性效应,而且束核与粒子之间相互作用导致横向能量交换及非线性共振覆盖形成随机区域的扩散,产生了特有的束晕-混沌复杂运动.为此,提出采用非线性反馈控制策略,产生反作用力去抵消粒子的横向散焦效应和扩散.通过PIC研究证实了该法对抑制束晕-混沌的有效性.同时讨论了实验的可能性. 展开更多
关键词 质子束 矩阵传输理论 束晕 混沌 多粒子数值模拟 非线性控制 加速器
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控制束晕—混沌的延迟反馈法 被引量:20
6
作者 朱伦武 翁甲强 +1 位作者 高远 方锦清 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2002年第2期9-13,共5页
模拟研究表明 ,运用延迟反馈法 ,利用混沌系统自身的信息可实现束晕—混沌的有效控制 .该控制律为线性 ,控制方法简单易行 ,反馈量小 ,控制效果显著 ,可为束晕—混沌控制的工程实现提供有价值的参考 .
关键词 延迟反馈法 加速器 离子束 束晕-混沌控制 形成机制 控制律
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强流加速器中束晕—混沌的小波函数控制研究 被引量:13
7
作者 高远 翁甲强 +1 位作者 罗晓曙 方锦清 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2001年第1期7-12,共6页
研究了用小波函数构造非线性反馈控制器进行控制强离子加速器中的束晕—混沌的方法 .数值模拟结果表明 ,这种由特殊函数构造的控制器具有很好的控制束晕—混沌能力 ,只要调节适当的控制参数就能够对 4种初始分布不同的离子束进行较理想... 研究了用小波函数构造非线性反馈控制器进行控制强离子加速器中的束晕—混沌的方法 .数值模拟结果表明 ,这种由特殊函数构造的控制器具有很好的控制束晕—混沌能力 ,只要调节适当的控制参数就能够对 4种初始分布不同的离子束进行较理想的控制 . 展开更多
关键词 离子束 束晕-混沌 小波函数控制 统计平均量 加速器 非线性反馈控制
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强流离子束物理问题及其束晕-混沌的控制方法 被引量:7
8
作者 方锦清 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2003年第3期1-12,共12页
强流离子束在国防和国民经济领域中有着极其重要的广泛的应用和发展前景.特别是强流加速器驱动的放射性洁净核能系统,比常规核电更安全、更干净、更便宜,成为20世纪90年代以来国内外该领域的研究热点.但是,处理强流束产生的复杂时空束晕... 强流离子束在国防和国民经济领域中有着极其重要的广泛的应用和发展前景.特别是强流加速器驱动的放射性洁净核能系统,比常规核电更安全、更干净、更便宜,成为20世纪90年代以来国内外该领域的研究热点.但是,处理强流束产生的复杂时空束晕-混沌现象已经成为强流离子束应用中的关键技术之一,需要有效地控制束晕才能确保强流离子束的许多重要应用.在此对强流离子束的主要用途、物理技术问题、宏观粒子模拟的基本方法,尤其是束晕-混沌的控制方法的研究进展,进行简要评述,并指出今后的研究方向. 展开更多
关键词 离子束 放射性洁净核能系统 束晕-混沌控制 加速器 控制方法
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强流束晕-混沌的外部磁场开关控制 被引量:7
9
作者 高远 罗晓曙 翁甲强 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期4131-4137,共7页
研究了强流离子束在周期聚焦磁场通道中束晕_混沌的外部磁场开关参数控制方法 .将该方法应用在多粒子模型中 ,实现了对 5种不同初始分布质子束的束晕_混沌的有效控制 ,得到了消除束晕及其再生现象的理想结果 .在强流加速器系统中 ,由于... 研究了强流离子束在周期聚焦磁场通道中束晕_混沌的外部磁场开关参数控制方法 .将该方法应用在多粒子模型中 ,实现了对 5种不同初始分布质子束的束晕_混沌的有效控制 ,得到了消除束晕及其再生现象的理想结果 .在强流加速器系统中 ,由于外部磁场是可测和可调的物理量 ,因此该控制方法有利于实验研究 。 展开更多
关键词 束晕-混沌 可测 粒子模型 加速器 质子加速器 聚焦磁场 周期 中周 可调 开关控制
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填充因子对K-V分布束晕-混沌控制效果的影响 被引量:7
10
作者 成丽春 翁甲强 +2 位作者 方锦清 朱伦武 罗晓曙 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期18-23,共6页
系统地研究了周期磁聚焦束流传输网络中填充因子对强流离子加速器K-V分布束晕-混沌控制效果的影响.通过数值模拟,确定了束晕-混沌控制效果较好的填充因子的取值范围为0.75~0.99,从而把以往填充因子只凭经验取个别值的研究扩大到可在一... 系统地研究了周期磁聚焦束流传输网络中填充因子对强流离子加速器K-V分布束晕-混沌控制效果的影响.通过数值模拟,确定了束晕-混沌控制效果较好的填充因子的取值范围为0.75~0.99,从而把以往填充因子只凭经验取个别值的研究扩大到可在一个较大的范围取值.另外,还发现了填充因子取值为0.59~0.67时束截面上离子数密度分布由均匀分布变为沿径向出现一峰状分布现象,从而为离子束应用提供了新的参考. 展开更多
关键词 填充因子 加速器 K-V分布 束晕-混沌控制 传输网络 核反应堆
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以匹配半径外离子数为控制变量的束晕控制 被引量:8
11
作者 刘萍 翁甲强 +1 位作者 白龙 罗晓曙 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2004年第4期10-13,共4页
实现了以强流加速器中离子束流匹配半径外的离子数为控制变量的束晕—混沌控制,并定性地讨论了新的控制变量与已往的控制变量相比所具有的优点.通过研究,提出了一个正弦函数形式的控制器.可以看出,该控制器对离子信息的探测量较少,与以... 实现了以强流加速器中离子束流匹配半径外的离子数为控制变量的束晕—混沌控制,并定性地讨论了新的控制变量与已往的控制变量相比所具有的优点.通过研究,提出了一个正弦函数形式的控制器.可以看出,该控制器对离子信息的探测量较少,与以往的控制器相比,更方便于应用. 展开更多
关键词 离子 控制变量 半径 加速器 束晕-混沌控制 正弦函数 信息 形式 优点
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瞬态光学渡越辐射测量系统的设计 被引量:11
12
作者 江孝国 董晓娜 +4 位作者 王远 陈良益 张开志 石金水 邓建军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2147-2150,共4页
针对在神龙一号上进行电子束瞬态发射度的测量要求,建立了一套利用光学渡越辐射原理进行电子束发射度测量的瞬态测量系统,该测量系统瞬态测量时间最快约10ns,并获得了神龙一号发射的脉冲电子束的束斑及发散角,典型值分别为约9mm和10.5mr... 针对在神龙一号上进行电子束瞬态发射度的测量要求,建立了一套利用光学渡越辐射原理进行电子束发射度测量的瞬态测量系统,该测量系统瞬态测量时间最快约10ns,并获得了神龙一号发射的脉冲电子束的束斑及发散角,典型值分别为约9mm和10.5mrad,实现了电子束发散角和束斑的同时测量,为在神龙一号上进行的时间分辨测量系统的研究奠定了基础。 展开更多
关键词 光学渡越辐射 诊断 加速器 瞬态测量
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Progress of Jinping Underground laboratory for Nuclear Astrophysics(JUNA) 被引量:10
13
作者 WeiPing Liu ZhiHong Li +61 位作者 JiangJun He XiaoDong Tang Gang Lian Zhu An JianJun Chang Han Chen QingHao Chen XiongJun Chen ZhiJun Chen BaoQun Cui XianChao Du ChangBo Fu Lin Gan Bing Guo GuoZhu He Alexander Heger SuQing Hou HanXiong Huang Ning Huang BaoLu Jia LiYang Jiang Shigeru Kubono JianMin Li KuoAng Li Tao Li YunJu Li Maria Lugaro XiaoBing Luo HongYi Ma ShaoBo Ma DongMing Mei YongZhong Qian JiuChang Qin Jie Ren YangPing Shen Jun Su LiangTing Sun WanPeng Tan Isao Tanihata Shuo Wang Peng Wang YouBao Wang Qi Wu ShiWei Xu ShengQuan Yan LiTao Yang Yao Yang XiangQing Yu Qian Yue Sheng Zeng HuanYu Zhang Hui Zhang LiYong Zhang NingTao Zhang QiWei Zhang Tao Zhang XiaoPeng Zhang XueZhen Zhang ZiMing Zhang Wei Zhao Zuo Zhao Chao Zhou 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第4期1-7,共7页
Jinping Underground laboratory for Nuclear Astrophysics(JUNA) will take the advantage of the ultra-low background of CJPL lab and high current accelerator based on an ECR source and a highly sensitive detector to dire... Jinping Underground laboratory for Nuclear Astrophysics(JUNA) will take the advantage of the ultra-low background of CJPL lab and high current accelerator based on an ECR source and a highly sensitive detector to directly study for the first time a number of crucial reactions occurring at their relevant stellar energies during the evolution of hydrostatic stars. In its first phase, JUNA aims at the direct measurements of^(25)Mg(p,γ)^(26)Al,^(19)F(p,α)^(16)O,^(13)C(α,n)^(16)O and ^(12)C(α,γ)^(16)O reactions. The experimental setup,which includes an accelerator system with high stability and high intensity, a detector system, and a shielding material with low background, will be established during the above research. The current progress of JUNA will be given. 展开更多
关键词 direct measurement underground laboratory (25)Mg(p γ)(26)Al (19)F(p α)(16)O (13)C(α n)(16)O and (12)C(α γ)(16)O reactions Gamow window JUNA
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强流加速器束晕控制中填充因子对束粒子密度的影响 被引量:4
14
作者 白龙 翁甲强 成丽春 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2004年第1期10-13,共4页
运用PIC多粒子模拟程序,采用延迟反馈控制法,研究了离子束在运行过程中粒子分布情况.通过分析比较,得到了对束晕进行有效控制后的粒子分布规律,为强流加速器的应用提供了有用的参考.
关键词 加速器 束晕控制 填充因子 粒子密度 混沌 延迟反馈控制法
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具有时间分辨能力的强流电子束束剖面测量系统 被引量:8
15
作者 江孝国 邓建军 +5 位作者 石金水 张开志 杨国君 王远 李成刚 李勤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1070-1074,共5页
高能强流电子束的束参数测量是加速器研制过程中重要的一项测量工作,由于光学渡越辐射具有时间响应快、分辨率高等特点而被用于测量电子束的具有时间分辨能力的束剖面、发散角、能量等多个参数;通过电子束束参数的时间分辨测量则能够了... 高能强流电子束的束参数测量是加速器研制过程中重要的一项测量工作,由于光学渡越辐射具有时间响应快、分辨率高等特点而被用于测量电子束的具有时间分辨能力的束剖面、发散角、能量等多个参数;通过电子束束参数的时间分辨测量则能够了解电子束产生、输运中的问题,非常有利于加速器的研究与调试。一种具有时间分辨能力的、利用光学渡越辐射进行高能强流电子束束斑测量的系统在中国工程物理研究院被建立起来,并在12MeVLIA的电子束束斑的测量中用于电子束传输研究,该系统拍摄图像的间隔时间最小为10ns,最小的曝光时间为3ns,具有一次可以拍摄8幅图像的能力,并获得了12MeVLIA约100ns内相应的时间分辨的束斑变化情况,观察到了一些过去未观察到的现象,为加速器的研究提供了又一个新测试方法。 展开更多
关键词 光学渡越辐射 诊断 加速器 分光锥 ICCD
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光学渡越辐射测量中能量分辨精度分析 被引量:7
16
作者 江孝国 杨国君 +3 位作者 张开志 石金水 邓建军 李勤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期956-960,共5页
基于光学渡越辐射原理的用于高能强流电子束束流参数在线测量及诊断系统,具有时间响应快、分辨率高等特点,可以测量电子束的束剖面、发散角、能量等多个参数。分析了测量系统的结构参数(包括了透镜的焦距、成像面位置、CCD像元尺寸)对... 基于光学渡越辐射原理的用于高能强流电子束束流参数在线测量及诊断系统,具有时间响应快、分辨率高等特点,可以测量电子束的束剖面、发散角、能量等多个参数。分析了测量系统的结构参数(包括了透镜的焦距、成像面位置、CCD像元尺寸)对电子束能量测量精度的影响,并在理论上模拟了电子束的发散角的影响。还根据系统数据的特点,阐述了数据噪声对能量测量结果精度的影响,指出了光学渡越辐射测量中电子束能量分辨精度受到多种因素的影响,需要在数据处理时考虑修正。 展开更多
关键词 光学渡越辐射 加速器 诊断 电子束发散角
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以离子数比为变量的束晕-混沌模拟控制 被引量:4
17
作者 刘萍 翁甲强 +1 位作者 廖高华 罗晓曙 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期460-464,共5页
文章改变以往习惯于以离子束均方根半径等为控制变量的束晕-混沌模拟控制方法,取匹配半径外离子数与总离子数之比为控制变量,并构造一对数函数控制器,以进行束晕-混沌控制的模拟研究。结果显示,新的控制方法对强流加速器中5种初始分布... 文章改变以往习惯于以离子束均方根半径等为控制变量的束晕-混沌模拟控制方法,取匹配半径外离子数与总离子数之比为控制变量,并构造一对数函数控制器,以进行束晕-混沌控制的模拟研究。结果显示,新的控制方法对强流加速器中5种初始分布的离子束均有较好的控制效果。由于此方法只需探测跨越匹配半径的离子数,在实验上有实施的可能。 展开更多
关键词 加速器 束晕-混沌 离子数比 对数函数控制
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质子直线加速器设计研究 被引量:3
18
作者 郁庆长 《高能物理与核物理》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期429-436,共8页
当前质子直线加速器发展的两个重要方向是强流质子直线加速器和小型质子直线加速器 .前者主要用于核能领域 ,后者主要用于质子治疗 .两类加速器有着共同的特点 :1 .采用一些新型加速结构 ,它们是传统结构的组合和发展 ;2 .加速小发射度... 当前质子直线加速器发展的两个重要方向是强流质子直线加速器和小型质子直线加速器 .前者主要用于核能领域 ,后者主要用于质子治疗 .两类加速器有着共同的特点 :1 .采用一些新型加速结构 ,它们是传统结构的组合和发展 ;2 .加速小发射度的质子束 ;3 .加速器应有高度的可靠性 .但前者的建造难度远大于后者 ,它还要求具有很低的束流损失率和尽可能高的能量利用效率 .研究了两类加速器设计中的一些重要问题 ,提出了一些设计方案 . 展开更多
关键词 质子直线加速器 加速器 小型加速器 加速结构 损失率 能量利用效率 设计方案 粒子加速器
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中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行 被引量:3
19
作者 王生 傅世年 +17 位作者 屈化民 张旌 马力 董海义 董岚 金大鹏 康玲 康文 刘华昌 李健 李晓 欧阳华甫 齐欣 孙虹 沈莉 唐靖宇 王庆斌 徐韬光 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1747-1759,共13页
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... 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。 展开更多
关键词 中国散裂中子源 加速器 加速器设计 调试
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失匹配因子和调谐因子对强流离子束的影响 被引量:2
20
作者 高天附 翁甲强 田敬北 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2006年第1期5-8,共4页
运用P IC多粒子模拟程序,采用延迟反馈控制法,对初始分布为K-V分布的强流离子束研究了其在加速器通道中运行时受失匹配因子和调谐衰减因子的影响程度。得到了失匹配因子某些取值范围可导致束晕无法控制,但对于各种取值,对径向密度分布... 运用P IC多粒子模拟程序,采用延迟反馈控制法,对初始分布为K-V分布的强流离子束研究了其在加速器通道中运行时受失匹配因子和调谐衰减因子的影响程度。得到了失匹配因子某些取值范围可导致束晕无法控制,但对于各种取值,对径向密度分布均影响不大,以及调谐衰减因子对径向密度分布曲线的形状有明显的影响等结果。 展开更多
关键词 加速器 失匹配因子 调谐衰减因子 离子束密度
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