兆瓦量级高功率质子回旋加速器中束流动力学的研究

项目名称： 兆瓦量级高功率质子回旋加速器中束流动力学的研究

项目编号： No.11375273

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 杨建俊

作者单位： 中国原子能科学研究院

项目金额： 80万元

中文摘要： 高平均功率质子束在洁净核能系统、中子物理研究、放射性核束生产和粒子物理研究等领域有着广泛的应用前景。回旋加速器是固有CW模式的粒子加速器，具有有效功率转化率高、结构紧凑、建造和运行成本低等特点，适用于提供MW量级平均功率、1GeV左右能量的质子束流。控制好注入、加速和引出过程中的束流损失是实现高平均功率的关键所在，而强流束自身的束团集体效应是高功率回旋加速器中引起束流损失的重要原因。本项目将在前期研究工作的基础上，利用先进的并行计算方法定量研究强流束的非线性束流动力学问题（包括空间电荷效应和相邻多束团相互作用）、注入和引出方法、主磁场规划设计、束流损失计算等高功率回旋加速器中的关键物理问题；在此基础上,给出增大束流强度和降低束流损失的方式和途径，提出一套可行的MW量级高功率回旋加速器的参考方案。

中文关键词： 高功率回旋加速器；空间电荷效应；束流动力学；并行计算；束流引出

英文摘要： The high power proton beam has wide application potentials in future clean nuclear energy system, neutron physics study, RIB production and particle physics research. Cyclotrons are intrinsic in CW mode, which has the characteristics of high efficient pow

英文关键词： high power cyclotron；space charge effects；beam dynamics ；parallel computation；beam extraction