儲能電抗器
儲能電抗器是中國散裂中子源（簡稱CSNS）中的重要設(shè)備。受中科院高能物理研究所委托，經(jīng)過三年時間的深入研究，我公司成功研制出儲能電抗器樣機(jī)。綜合該電抗器各方面的性能指標(biāo)，它具有電感線性度好、性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)簡單可靠、維護(hù)方便、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。在全球范圍內(nèi)，只有美國、日本和英國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家有生產(chǎn)制造類似產(chǎn)品的記錄。該儲能電抗器的研制成功，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平。作為中國散裂中子源中的重要設(shè)備，對我國的自主創(chuàng)新事業(yè)起到了巨大的推動作用，具有很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
CSNS是一臺正在籌建中的中等規(guī)模的高通量散裂中子源，快循環(huán)加速器（簡稱RCS）是一臺快周期（25Hz）的質(zhì)子加速器，磁鐵電源系統(tǒng)包括一套主二極磁鐵（B）和八套四極磁鐵（Q）電源，根據(jù)RCS的25Hz循環(huán)工作要求，所有B、Q主磁鐵的工作電流都采用帶直流偏置的正弦波，由于整個系統(tǒng)工作在快周期循環(huán)狀態(tài)下，而其負(fù)載是巨大的感性元件，因此為了避免巨大的無功吞吐對電網(wǎng)的擾動，主鐵系統(tǒng)采用“懷特”型諧振網(wǎng)絡(luò)。這種結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：把電源設(shè)備、儲能部件和磁鐵連接成多元諧振電路，形成諧振型磁鐵勵磁結(jié)構(gòu)，無功能量在磁鐵和儲能部件之間轉(zhuǎn)換，電網(wǎng)和電源僅補(bǔ)充諧振過程中的有功損耗，從而避免了無功能量存取對加速器電網(wǎng)的擾動。由于磁鐵工作在直流偏置下，為了給直流提供通路，在諧振電容的兩端并聯(lián)了諧振電抗器。如圖所示，Lm為磁鐵，C為諧振電容，Lch為諧振電抗器（即儲能電抗器）。
進(jìn)入21世紀(jì)，美、日、歐等發(fā)達(dá)國家認(rèn)識到能提供更高中子通量和中子利用效率的散裂中子源在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的重要地位，把建設(shè)高性能散裂中子源作為提高科技創(chuàng)新能力的重要舉措，相繼斥巨資建設(shè)新一代的散裂中子源。
在美國，總投資14億美元、設(shè)計束流功率為1.4
MW的散裂中子源（SNS）已經(jīng)開始調(diào)束，2006年4月28日，SNS產(chǎn)生出第一束中子。其升級工程也同時啟動。在日本，總投資約18億美元的強(qiáng)流質(zhì)子加速器研究聯(lián)合裝置（J-PARC）也已開始加速器調(diào)束，其中一臺3
GeV的快循環(huán)同步加速器將提供1
MW質(zhì)子束流用于驅(qū)動散裂中子源。在英國，已成功運(yùn)行20余年的散裂中子源（ISIS）投資約3億美元升級改造其質(zhì)子加速器，同時正在積極建設(shè)第二靶站。同為發(fā)展中國家的韓國和印度，也正在積極籌建束流功率為百千瓦量級的散裂中子源：PEFP和ISNS。
束流功率為100
kW的中國散裂中子源將成為發(fā)展中國家擁有的第一臺散裂中子源，并進(jìn)入世界四大散裂中子源行列，其脈沖中子通量設(shè)計指標(biāo)超過目前世界正在運(yùn)行的所有散裂中子源，將為國內(nèi)外科學(xué)家提供世界一流的中子科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。
CSNS項目總體設(shè)計方案經(jīng)過不斷優(yōu)化，在國內(nèi)外專家的多次論證和評審后，得到了一致肯定。來自德國、英國、美國、日本的專家在呈交中國科學(xué)院院長的評議結(jié)論中寫道：“從目前中國的用戶需求、加速器、靶站和譜儀建設(shè)水平綜合考慮，現(xiàn)有的1.6
GeV、25 Hz、100
kW的CSNS的設(shè)計是一個聰明的選擇！CSNS的建成，將使中國擁有世界一流的中子科學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，以確保中國在中子科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的先進(jìn)地位。
可以預(yù)見，CSNS裝置的建成及運(yùn)行必將對我國以及東南亞地區(qū)產(chǎn)生長期、巨大的科學(xué)影響及社會、經(jīng)濟(jì)效益。 |
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