摘要：同轴磁控管磁路的小型化是使医用直线加速器尺寸小型化的重要途径。将具有优良电磁性能的钐钴永磁用于同轴磁控管磁路系统中,可以以较小体积激励出磁感应强度高的近均匀磁场。结合Poisson Superfish程序模拟和实验测量对同轴磁控管的永磁磁路系统产生的高强度磁场分布进行了分析,结果表明:钐钴永磁材料在同轴磁控管中能产生基本满足高强度和均匀性要求的工作磁场。改进了设计方案,设计了一个电磁-永磁复合磁路,通过调节电流密度使磁场分布调至最佳状态。

摘要：在过去的十余年中,清华大学加速器实验室致力于X波段同轴磁控管的研发。自2012年成功研制出X波段1.5 MW同轴磁控管(XM-2012)以来,坚持在物理设计、加工工艺和老炼测试等环节进行深入研究,在原有基础上迭代优化出MGT3、MGT4等型号的同轴磁控管,最新样管峰值功率达到1.7 MW以上,与新研发的X波段加速管集成,研制出高稳定性紧凑型加速器系统,剂量率达到800 cGy/min(1 m)以上,达到与S波段加速器系统同等水平;同时对磁控管锁相理论和功率合成进行了大量研究,并在此基础上发展出平行阴极磁控管,将X波段磁控管的输出功率提升到S波段磁控管水平,为进一步拓展X波段高功率磁控管的应用打下了坚实的基础。

摘要：辐射伏特式同位素电池使用寿命长、易于小型化,是微能源领域的优良选择。使用宽禁带半导体材料作为电池换能元件理论具有更高的能量转换效率,然而实验制备的样品能量转换效率仍偏低,仅在1%水平。本文综合分析了能量转换效率影响因素,指出制备工艺的重要性。通过理论计算与数值模拟方法,对比分析了4种代表性半导体材料PIN构型下同位素电池理论输出性能,结果显示PIN结构SiC电池理论效率最高,可达17%。结合制备工艺水平,针对PIN型SiC电池进行了优化设计,并进行了样品制备。在3.7×10^(8) Bq 63Ni源辐照条件下,电池样品获得短路电流8~10 nA、开路电压0.45~0.82 V、效率0.26%~0.60%。实验测试结果与理论设计值相比仍有一定差距,通过分析明确了表面工艺是未来提高电池性能的重点。

摘要：气态靶是提高聚变中子源源强的重要技术路线。由于束流的热效应及靶气体循环流动,运行工况下靶气体处于动态平衡状态,将对D^(+)离子在气态靶中的射程及中子源强分布产生影响,有必要开展更精确的仿真模拟研究。本文通过蒙特卡罗粒子输运耦合流体力学计算方法,结合反应截面数据,实现气态靶聚变中子源的源强及其空间分布模拟计算。利用现有实验数据对计算方法进行验证,发现新方法总源强计算结果与实验测量数据的相对偏差仅5.9%,中子源强分布与实验探测数据符合很好。在此基础上,基于正在研制的强流聚变中子源科学装置(HINEG)无窗气态靶设计方案及加速器运行参数,进行了气态靶源强模拟,计算得到了不同束流能量下中子源强及其分布数据,其中最高源强指标可达3.60×10^(13) s^(-1)。

摘要：强流氘氚聚变中子源HINEG(High Intensity D-T Fusion Neutron Generator)研发分两期:HINEG-Ⅰ为直流脉冲双模式,已成功产生中子强度1.1×10^(12)n/s的氘氚聚变中子,并实现连续稳定运行;HINEG-Ⅱ中子强度设计指标为10^(14)~10^(15)n/s量级,重点突破强流离子源和高载热氚靶技术。HNEG中子源可开展中子学方法程序与核数据、辐射屏蔽与防护、材料活化与辐照损伤机理和部件中子学性能等核能与核安全研究,同时也可在核医学与放射治疗、中子照相等领域拓展核技术应用研究。本文简要介绍HINEG总体设计方案与关键技术研究进展。