1、重大研究項目加速器驅動潔凈核能系統物理及技術基礎研究ADS啟明星1號的“跑兔”系統的設計史永謙，張 巍，曹 健，羅皇達，權艷慧 在ADS(Accelerator Driven Sub-critical System，加速器驅動的次臨界系統)中，次臨界反應堆在加速器中子源的作用下維持鏈式裂變反應。次臨界度監測是ADS研究中的一項重要內容，跳源法是測量次臨界度的行之有效的方法之一，可以通過切斷加速器束流測量次臨界反應堆內中子通量的衰減得到。在研究次臨界反應堆中子學的實驗中，用同位素中子源代替加速器中子源可以得到部分近似的結果。本年度，設計加工了專門用于開展啟明星1號次臨界實驗裝置跳源實驗的252C

2、f源氣動輸送系統，即跑兔系統。該系統由空氣壓縮機、空氣過濾器、油霧器、調節閥、二位五通電磁閥、開關、導氣管、氣體換向座、锎源及貯存罐等組成。與通常的跑免系統相比，其特別之處在于通氣導管由兩根管子套裝組成，粗管套在細管外面，前端接導氣塞，后端接氣體換向座。粗管與細管之間的空腔和細管內部的空腔用于氣體流通。當把導氣管插入啟明星1號次臨界反應實驗裝置的源孔道內，中子源就可以在細管內依靠氣體的推動在次臨界反應堆與貯存罐之間的移動，跳源時間小于0.1 s。強流RFQ注入系統（LEBT）調試馬鷹俊，崔保群，馬瑞剛，李立強，姜 沖，唐 兵，鄧金亭，蔣渭生，王榮文在加速器驅動次臨界系統（ADS）項目中，由我院

3、承擔研制的強流RFQ注入系統，包括ECR強流離子源及束流低能傳輸線（LEBT），從2005年8月移機中國科學院高能物理研究所后，歷時半年多時間，解決了由于工作環境改變而帶來的一系列水、電、氣問題，包括電器系統供電與控制的改造，水冷供給的升級，真空測量和安全連鎖的配套等；于2006年6月與RFQ對接前將系統完全恢復到了驗收時的狀態，可以引出能量75 keV、超過60 mA的離子束，歸一化均方根束流發射度為0.13mrad，引出束流的質子比好于80%。為確保與RFQ加速器安全可靠的聯機調試，并提供合格的束流，設計了一套用于強會聚束流的測量方法和裝置，實驗測得75 keV、60 mA的質子束在束腰處

4、束徑小于3 mm，束張角小于71 mrad，確定了LEBT系統傳輸元件的主要參數。在與RFQ加速器完成對接后，于2006年7月開始注入束流聯合調試，根據離線確定的各種參數，首次注入取得了RFQ加速器出口峰值流強20 mA和60%傳輸效率的結果。在提高高頻電場的饋入、參數匹配優化后，出口流強達到了41 mA，傳輸效率大于90%（圖1），已經非常接近項目指標的要求。在之后的調試實驗中，解決了打火引起的一些電源設備的保護或損壞問題，系統已經可以穩定地運行并提供符合要求的束流，目前又取得了可喜的進展。調試中，在75 keV能量下離子源引出束流為66 mA時，在RFQ入口處，束流強度為47 mA，質子束

5、在LEBT系統中的傳輸效率約為90%；RFQ出口束流峰值流強為4244 mA，傳輸效率在90%94%之間。目前，RFQ能夠可靠運行在6%占空比，束流寬度1.2 ms，頻率50 Hz，平均流強為2.6 mA。實驗波形如圖2所示。目前正在解決實驗中發現的RFQ傳輸效率與高頻電場開閉環調制模式的選擇、場相位穩定性的關系以及RFQ腔體溫度控制精度對傳輸效率的影響等問題，這些問題解決后，RFQ加速器平均流強有望達到3 mA。圖1 RFQ進出口束流信號較高曲線是注入的44 mA的束流波形；較低曲線是輸出41 mA束流波形；傳輸效率為92%圖2 RFQ實驗波形較高曲線為47 mA的注入束流；較低曲線為44 mA的出口束流；傳輸效率為93.8%到目前為止，LEBT系統聯機調試出束工作時間累計達450