基于FPGA的电子直线加速器低电平系统前馈功能的实现
李松
学位类型硕士
导师赵明华
2016
学位授予单位中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
关键词Fpga(现场可编程逻辑门阵列) Fifo 串行转换 前馈控制 低电平 直线加速器
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。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/26116
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
李松. 基于FPGA的电子直线加速器低电平系统前馈功能的实现[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2016.
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