上海光源高热负载前端区的系统设计与研究
发布时间：2023-11-20 20:32
上海光源(Shanghai synchrotron radiation facility, SSRF)是一台先进的第三代中能同步辐射装置,其电子储存环能量为3.5GeV,设计流强为300mA,自然发散度为3.9nm-rad。前端区是同步辐射装置的重要组成部分,介于电子储存环和光束线之间,是一个集机械、真空、控制联锁、辐射防护等为一体的综合系统。光子吸收器是前端区的核心部件,主要用于吸收弯转磁铁或插入件辐射的高功率同步光,同时定义输出到光束线的光束张角。上海光源线站工程(二期)中,超硬多功能光束线站首次采用超导扭摆器光源,前端区接收的辐射总功率高达44.7kW,峰值功率密度约45kW/mrad2,是目前第三代同步辐射装置热负载最高的前端区。与SSRF已运行前端区相比,超硬多功能前端区吸收的辐射功率要高出4至64倍。热负载的大幅提升,对前端区系统设计,尤其是光子吸收器的研制提出了前所未有的挑战。本文针对超硬多功能前端区,首先完成了系统的两种总体设计,包括总体布局、光学追迹、功率分配和真空设计,并最终确定了各个光子吸收器的技术要求。两种总体设计下,辐射功率分别由4个光子吸收器(简称4A布局)...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
1.1 同步辐射
1.1.1 同步辐射概述
1.1.2 海光源
1.2 光束线站
1.2.1 光束线站简介
1.2.2 SSRF超硬多功能光束线站
1.3 前端区
1.3.1 前端区简介
1.3.2 国内外同步辐射前端区发展现状
1.3.3 SSRF前端区
1.3.4 前端区关键部件
1.4 本文的研究内容和意义
第2章 同步辐射前端区热缓释技术
2.1 同步辐射热负载
2.1.1 弯转磁铁
2.1.2 插入件
2.1.3 SSRF超导扭摆器
2.2 前端区热缓释技术
2.2.1 光子吸收器的材料选择
2.2.2 光子吸收器的冷却介质
2.2.3 光子吸收器的冷却管道
2.2.4 光子吸收器的结构形式
2.3 本章小结
第3章 高热负载前端区的系统设计
3.1 超硬多功能前端区技术要求
3.1.1 前端区物理要求
3.1.2 前端区设计指标
3.2 超硬多功能前端区总体布局
3.2.1 边界条件
3.2.2 总体布局
3.2.3 作模式
3.3 超硬多功能前端区光子吸收器技术要求
3.3.1 热负载分配
3.3.2 光子吸收器技术要求
3.4 超硬多功能前端区真空系统
3.4.1 真空系统总体布局
3.4.2 压强分布
3.4.3 真空联锁保护
3.5 本章小结
第4章 高热负载前端区光子吸收器的数值模拟与优化
4.1 前端区光子吸收器的数值模拟方法
4.1.1 ANSYS在同步辐射光束线站中的应用
4.1.2 前端区光子吸收器的数值模拟方法
4.1.3 数值模拟方法的验证
4.2 超硬多功能前端区光子吸收器的数值模拟与结构优化
4.2.1 结构优化
4.2.2 数值模拟结果
4.2.3 数值模拟结果的外推方法
4.3 本章小结
第5章 高热负载前端区光子吸收器工艺及Glidcop材料焊接性能研究
5.1 超硬多功能前端区光子吸收器的工艺研究
5.1.1 慢走丝型光子吸收器
5.1.2 中走丝型光子吸收器
5.1.3 焊接式光子吸收器
5.2 Glidcop焊接接头的真空性能
5.3 Glidcop焊接接头的拉伸力学性能
5.3.1 拉伸试验方法
5.3.2 拉伸试验结果
5.4 Glidcop焊接接头的疲劳性能
5.4.1 疲劳试验方法
5.4.2 疲劳试验结果
5.5 Glidcop焊接接头的微观组织
5.5.1 金相分析
5.5.2 SEM分析
5.6 Glidcop电子束焊接头的设计准则(SSRF)
5.6.1 Glidcop电子束焊接头的设计准则(SSRF)
5.6.2 EBW型光子吸收器的数值模拟
5.7 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3865788
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
1.1 同步辐射
1.1.1 同步辐射概述
1.1.2 海光源
1.2 光束线站
1.2.1 光束线站简介
1.2.2 SSRF超硬多功能光束线站
1.3 前端区
1.3.1 前端区简介
1.3.2 国内外同步辐射前端区发展现状
1.3.3 SSRF前端区
1.3.4 前端区关键部件
1.4 本文的研究内容和意义
第2章 同步辐射前端区热缓释技术
2.1 同步辐射热负载
2.1.1 弯转磁铁
2.1.2 插入件
2.1.3 SSRF超导扭摆器
2.2 前端区热缓释技术
2.2.1 光子吸收器的材料选择
2.2.2 光子吸收器的冷却介质
2.2.3 光子吸收器的冷却管道
2.2.4 光子吸收器的结构形式
2.3 本章小结
第3章 高热负载前端区的系统设计
3.1 超硬多功能前端区技术要求
3.1.1 前端区物理要求
3.1.2 前端区设计指标
3.2 超硬多功能前端区总体布局
3.2.1 边界条件
3.2.2 总体布局
3.2.3 作模式
3.3 超硬多功能前端区光子吸收器技术要求
3.3.1 热负载分配
3.3.2 光子吸收器技术要求
3.4 超硬多功能前端区真空系统
3.4.1 真空系统总体布局
3.4.2 压强分布
3.4.3 真空联锁保护
3.5 本章小结
第4章 高热负载前端区光子吸收器的数值模拟与优化
4.1 前端区光子吸收器的数值模拟方法
4.1.1 ANSYS在同步辐射光束线站中的应用
4.1.2 前端区光子吸收器的数值模拟方法
4.1.3 数值模拟方法的验证
4.2 超硬多功能前端区光子吸收器的数值模拟与结构优化
4.2.1 结构优化
4.2.2 数值模拟结果
4.2.3 数值模拟结果的外推方法
4.3 本章小结
第5章 高热负载前端区光子吸收器工艺及Glidcop材料焊接性能研究
5.1 超硬多功能前端区光子吸收器的工艺研究
5.1.1 慢走丝型光子吸收器
5.1.2 中走丝型光子吸收器
5.1.3 焊接式光子吸收器
5.2 Glidcop焊接接头的真空性能
5.3 Glidcop焊接接头的拉伸力学性能
5.3.1 拉伸试验方法
5.3.2 拉伸试验结果
5.4 Glidcop焊接接头的疲劳性能
5.4.1 疲劳试验方法
5.4.2 疲劳试验结果
5.5 Glidcop焊接接头的微观组织
5.5.1 金相分析
5.5.2 SEM分析
5.6 Glidcop电子束焊接头的设计准则(SSRF)
5.6.1 Glidcop电子束焊接头的设计准则(SSRF)
5.6.2 EBW型光子吸收器的数值模拟
5.7 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3865788
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3865788.html