Системы питания и эвакуации энергии в быстроциклирующих сверхпроводящих синхротронах

• Автор: Карпинский, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Раздельное электропитание структурных магнитов и линз Нуклотрона

§1.1. Общие принципы выбора параметров элементов системы электропитания и защиты

§ 1.2. Схема и основные параметры раздельной системы питания

§1.3. Схема формирования полевых функций

§1.4. Обеспечение качества медленного вывода

Глава 2. Технический проект системы последовательного питания

§2.1. Силовая схема последовательного соединения

§2.2. Схема формирования полевых функций

§2.3. Ключи эвакуации энергии
§2.4. Размещение устройств системы питания
Глава 3. Ввод в эксплуатацию
§3.1. Методика поэтапного ввода
§3.2. Система эвакуации энергии
§3.3. Основной источник питания
§ 3.4. Подготовка инфраструктуры, тестирование и монтаж схемы 86 § 3.5. Ввод системы в эксплуатацию

Глава 4. Проекты систем питания бустера Нуклотрона и медицинского синхротрона
§4.1. Система питания Бустера
§ 4.2. Система питания медицинского синхротрона
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
В середине 80-х годов в ОИЯИ была разработана оригинальная конструкция структурных магнитов синхротрона, геометрия поля в которых формируется магнитным сердечником, а возбуждается поле сверхпроводящей (СП) обмоткой [1,2]. Благодаря существенно меньшими, по сравнению с другими типами СП магнитов, индуктивностью и запасенной энергией, такие магниты могут эксплуатироваться при темпе роста поля до 4 Тл/с. Первый быстроциклирующий СП синхротрон с магнитами такой конструкции -Нуклотрон - был сооружен в ОИЯИ и введен в эксплуатацию в 1993 г [3,4]. Аналогичные магниты предполагалось использовать для бустерного синхротрона ускорительного комплекса SSC (Superconducting Super Collider, США) [5] и для VLHC (Very Large Hadron Collider, лаборатория им. Ферми, США) [6]. В настоящее время ведутся работы по созданию двух сверхпроводящих быстроциклирующих синхротронов - бустерного синхротрона (Бустера) ускорительного комплекса NICA (Nuclotron-based Ion Collider Facility) [7], сооружаемого в ОИЯИ, и синхротрона SIS-100 (проект FAIR - Facility for Antiproton and Ion Research, Дармштадт, Германия) [8]. Кроме того, в ОИЯИ ведется разработка медицинского синхротрона на основе магнитов Нуклотронного типа [9]. Разработка концепции построения систем электропитания и защиты для таких ускорителей являлась одной из основных задач данной работы.
Система электропитания и защиты структурных магнитных элементов любого СП синхротрона [10] состоит из трех основных подсистем:
- источники электропитания, формирующие магнитное поле в структурных дипольных магнитах, в соответствии с заданной опорной функцией, и градиент поля в фокусирующих и дефокусирующих линзах, в соответствии с выбранным положением рабочей точки по диаграмме резонансов ускорителя;

Рисунок 1.12. Структурная схема активного фильтра 19ТВ.
Переменный ток VT формирует падение напряжения в фильтровых дросселях источника 19ТВ (1,2ДрФ и 1,2ДрЛ), компенсирующее пульсации в нагрузке. Упрощенная принципиальная схема активного фильтра приведена на рис. 1.13. а) и диаграмма его работы на рис. 13 б).
Рабочая точка блока транзисторов VTl-n автоматически выбирается схемой управления исходя из оптимальной токовой загрузки и всегда находится в линейной области между Ілин мах - Ілин min (здесь и далее по рис. 1.13). Реальный ток АФ измеряемый на датчике тока ДТ можно представить в виде двух составляющих: постоянной - задающей рабочую точку транзисторов и переменной составляющей необходимой для подавления пульсаций. Постоянная составляющая пропорциональна уровню напряжения на столе поля Uh и определяется величиной Uon. В случае если амплитудное значение тока 1аф, измеряемое инструментальным усилителем А1, приближается к краю рабочей области и выходит за уставки «Imax» или «Imin», то происходит коррекция Uon с постоянной времени в доли секунды посредством