基于FPGA的电子直线加速器低电平系统前馈功能的实现

发布时间：2020-05-25 19:47

【摘要】：钍基熔盐堆(TMSR)核能项目作为中科院先导研究专项之一,它的目标是研发第四代裂变反应堆核能系统,解决钍铀燃料循环和钍基熔盐堆相关重大技术挑战。项目中15MeV电子加速器驱动的光中子源装置是专为钍-铀循环核数据测量设计和建造的,位于中国科学院上海应用物理研究所嘉定园区内。在这一背景下,为了保证该加速器能提供稳定的高品质的束流,开发了基于FPGA技术的低电平控制系统。在该15MeV电子直线加速器上,由于腔体中瞬态束流负载效应的存在使得束团在经过腔体后头部的能量过高,束团前后的能量的不均造成了束流能散。对该束流负载效应进行补偿在保证加速腔腔压的稳定、降低束流能散、提高束流传输时的传输效率和功率利用率等方面都具有重要意义。所以为了减小束流负载效应的影响,本文的主要工作就是消除束团头部多余的能量增益。在此基础上,本文首先对瞬时负载效应相关理论展开研究,并使用MATLAB仿真对传统的束流提前注入法在该加速器上的可行性进行了探究,发现即使选取最好的束流控制曲线依然无法完全消除瞬时束流负载效应造成的束团头部能量增益。为了更好的消除瞬时束流负载效应的影响,本文着重研究了目前国际上领先的低电平束流负载补偿技术,提出采用“低电平前馈补偿”的方法,设计并构建了数字低电平前馈控制模块去消除束团头部由瞬时束流负载效应引起的束流能量增益。本文通过在原有的FPGA模块中中加入自行设计的前馈模块,将前馈数据加到原始波形的数据上,直接改变初始射频场的波形,对其头部的场的幅度进行定量的削减。从而使得经过该场的束团的头部能量相应地减少,整体能量更为均衡,能散得到有效抑制。和传统方法相比,低电平前馈补偿方法的控制精度更高,控制效果也更加稳定,并且适用于大束团高流强的模式。实际测试数据表明,低电平系统前馈功能工作正常,束流能散降低,束流的传输效率显著变高。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL53

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张俊强;刘亚娟;钟少鹏;李林;李英民;顾强;;15-MeV电子直线加速器的低电平系统[J];核技术;2016年03期

2 王建新;刘宇;张浩;肖德鑫;;积分式束流变压器的标定研究[J];原子能科学技术;2015年S2期

3 王宏伟;陈金根;蔡翔舟;林作康;马余刚;张桂林;李琛;方德清;张松;张国强;曹喜光;钟晨;卢飞;曹云;胡瑞荣;金江;胡建辉;陈伟良;黄建平;王纳秀;韩建龙;康国国;杜龙;王玉廷;朱亮;常乐;周晨升;;电子直线加速器驱动的光中子源装置的研制[J];核技术;2014年10期

4 刘凤伟;;一种并行异步FIFO控制算法设计[J];微处理机;2012年05期

5 徐慧超;周剑英;龚培荣;朱周侠;张永立;黎忠;;YAG晶体在软X射线荧光靶探测器中的应用[J];核技术;2012年08期

6 江绵恒;徐洪杰;戴志敏;;未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J];中国科学院院刊;2012年03期

7 刘洪波;龙娟;郝晓莉;沈绪榜;;异步FIFO状态判断的研究与设计[J];微电子学与计算机;2007年03期

8 刘志杨;郭继昌;关欣;黄彩彩;;利用FPGA实现同步FIFO设置方法[J];电子测量技术;2006年01期

9 彭莉,秦建业,付宇卓;异步FIFO的设计与验证[J];计算机工程与应用;2005年03期

10 黄永章，，吴钢;等梯度加速结构瞬时束流负载效应的计算[J];高能物理与核物理;1994年04期

相关硕士学位论文 前1条

1 薛磊;基于ICT的加速器束团电荷量监测系统设计[D];清华大学;2007年

本文编号：2680654