HLSⅡ储存环脉冲四极磁铁注入系统设计研究

作     者：刘淑会 

作者单位：中国科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李为民;王琳

授予年度：2011年

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

主      题：电子储存环 束流注入 注入效率 储存束流扰动 脉冲四极磁铁 涡流效应 OPERA-3D 

摘      要：注入系统是储存环型同步辐射光源中的关键系统之一,注入方式的选择和注入系统的性能对于光源的性能和表现具有重要影响。束流注入理论的研究、注入系统技术的研究和改进成为同步辐射光源物理设计、光源升级改造研究中的重要内容之一。 论文阐述了环形加速器的束流注入物理过程,简单回顾了环形加速器主要采用的几种注入方式,介绍了合肥光源采用的四冲击磁铁局部凸轨注入系统,分析了局部凸轨注入方式的优点与不足。 脉冲多极磁铁注入方法是近年来储存环光源上发展的一种新颖的注入方式。论文阐述了脉冲四极磁铁注入方法的设计理论与设计方法,以HLSII储存环为研究对象,研究了在HLSII储存环上采用脉冲四极磁铁注入方案的可行性,并进行了设计参数的优化。利用模拟程序数值模拟了HLSII储存环采用脉冲四极磁铁的束流注入过程,通过对注入过程中注入束流和已储存束流表现情况的定量分析,表明在HLSII储存环采用脉冲四极磁铁注入系统能够高效率的完成束流注入过程,同时能够减小注入过程对储存束流稳定性的影响,改善光源表现。 根据HLSII脉冲四极磁铁注入系统的设计参数,论文研究了脉冲四极磁铁的物理设计。利用OPERA-3D/ELEKTRA/SS/TR软件定量计算分析了涡流效应对脉冲四极磁铁的磁场空间分布和时间分布特性的影响,合理选择脉冲四极磁铁磁芯材料能够有效地抑制涡流效应的影响,获得满足物理设计要求的脉冲四极磁场。 论文研究表明,HLSII储存环采用脉冲四极磁铁注入方式在物理上和技术上是可行的。相比于局部凸轨注入系统,新设计注入系统不仅能够完成束流多次注入积累过程,同时系统元件数目少,有利于降低系统建造成本和提高运行可靠性。