ADS注入器-Ⅱ束流損失監(jiān)測研究.pdf

1、束流損失監(jiān)測系統(tǒng)是對(duì)束流損失加以監(jiān)測的加速器工具，在現(xiàn)代大型加速器中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，可以為加速器故障的診斷、機(jī)器安全的保護(hù)等提供有力的幫助。
　　注入器-Ⅱ是中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)加速器驅(qū)動(dòng)次臨界潔凈核能系統(tǒng)ADS強(qiáng)流質(zhì)子加速器的注入器之一，采用全超導(dǎo)結(jié)構(gòu)，質(zhì)子束能量為10MeV，設(shè)計(jì)流強(qiáng)高達(dá)10mA。本論文從輻射場的模擬計(jì)算、擬選用探測器的研究、系統(tǒng)的在線監(jiān)測實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面對(duì)注入器-Ⅱ束流損失監(jiān)測的基本問題進(jìn)行了探索性研究。首

2、先利用Monte-Carlo方法對(duì)注入器-Ⅱ的輻射場進(jìn)行了模擬計(jì)算，給出了束流損失在不同位置條件下的中子、γ輻射場的分布，對(duì)束流損失探測器的安放位置的合理性進(jìn)行了研究；而后，通過廣泛的調(diào)研，結(jié)合輻射場的特點(diǎn)，選擇了金剛石探測器、閃爍體中子探測器及正比計(jì)數(shù)管作為束流損失監(jiān)測的探測器解決方案，并對(duì)其可行性進(jìn)行了研究。對(duì)備選的E6876型正比計(jì)數(shù)管、EJ-410快中子探測器、EJ-420熱中子探測器及金剛石探測器的基本性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試，結(jié)果

3、顯示：正比計(jì)數(shù)管具有較高的靈敏度、較快的時(shí)間響應(yīng)以及良好的信噪比等特點(diǎn)，可作為輔助探測器。EJ-410和EJ-420閃爍體中子探測器的中子信號(hào)均遠(yuǎn)高于伽馬信號(hào)，中子甄別性能高，時(shí)間響應(yīng)快，有望成為注入器-Ⅱ最為可能的束流損失探測器。金剛石探測器對(duì)中子、伽馬均有響應(yīng)，有望在低能段的cryomodule內(nèi)及加速器高能段的束流損失監(jiān)測方面有著一定的應(yīng)用前景；此外，結(jié)合數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，對(duì)金剛石探測器進(jìn)行了詳細(xì)的研究測試，分別在Pu-Be中子源、注

4、入器-Ⅱ以及HIRFL-128＃終端進(jìn)行了測試，結(jié)果表明探測器在不同劑量率的輻射場中的響應(yīng)具有良好的線性，從而使得束流損失監(jiān)測成為可能。
　　總的來講，根據(jù)對(duì)注入器-Ⅱ輻射場的研究，在當(dāng)前注入器-Ⅱ布局條件下，由于超導(dǎo)腔場致發(fā)射、加速器部件活化以及束流收集而造成的背景輻射場遠(yuǎn)高于由束流損失引起的輻射場，故難以通過次級(jí)輻射探測的方式來實(shí)現(xiàn)束流損失監(jiān)測。但在加速器建成以后，基于金剛石探測器、閃爍體中子探測器以及正比計(jì)數(shù)管的探測器組合有