Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время электростатические ускорители СЭСУ) являются одним из основных инструментов ядерной физики и находят все большее применение в промышленности .
В последние годы появилась потребность в прецизионных
малогабаритных ЭСУ. Энергия этих установок должна составлять
-ч 2-3 МэВ при моноэнергетичности пучка около 10 . Повышаются и
требования к надежности и компактности.
Перечисленные выше важнейшие параметры ЭСУ в значительной мере определяются их высоковгтьтной структурой. Энергия пучка и надежность зависят,в основном,от электрической прочности системы газоизолированных электродов высоковольтной структуры. На срок службы определяющее влияние оказывают электромагнитные переходные процессы, имеющие место при пробоях элементов высоковольтной структуры. Разброс частиц по энергиям^ основном, определяется зарядной системой - влиянием электрического поля на колебания ленты транспортера зарядов. Так как все перечисленные задачи требуют информации о распределении электрического поля, то для создания конструкции ЭСУ, удовлетворявшей современным требованиям, необходимо решить комплексную задачу численной оптимизации электрических полей в ЭСУ.
Для решения данной задачи необходимо выбрать критерии оптимальности - интегральные характеристики, зависящие or распределения электрических полей. Основное требование к критериям - удобство для численной оптимизации.
Такая задача мэкет рассматриваться как вакнейиая часть проблемы автоматизг' ии проектирования ЭС'Л
Цепи работы , на основе сказанного выше, могут быть сформулированы следующим образом:
-
Разработка метода численной оптимизации многоэлементных систем высоковольтных газоизолированных электродов по повышению электрической прочности и надежности.
-
Оптимизация ЭСУ по уменьшению влияния электромагнитных переходных процессов на срок службы элементов высоковольтной структуры.
-
Исследование воздействия электрического поля на элект; динамические процессы в системе колонна - лента транспортера зарядного устройства.
Методика исследования состоит: в применении численных методов расчета электрического поля длл исследования электрической прочности элементов высоковольтной структуры; в использовании закона преобразования масшта а в форме Моша -Ха-ушильда для оптимизации высоковольтной структуры;в численном анализе переходных процессов, возникающих в ЭСУ при пробоях газовых промежутков; в применении .теории устойчивости формы равновесия упругих систем по Эйлеру для анализа неустойчивости ленты транспортера зарядов.
Научная новизна работы состоит в том, что ь ней предложен новый универсальный метод оптимизации систем газоизолированных электродов на основе закон* преобразования масштаба, удобный для численных расчетов и имеющий более шире по сравнению с существующими методами, область применения. Впервые проведено численное моделирование электромагнитных переходных процессов при пробоях элементов высоковольтное структуры ЭСУ, с учетом реального распределения частичных ет Проведена численная оптимизация параметров емкостной защіт> Предложен эффективный метод борьбы с перенапряжениям;! в ЭСУ
- з -электрической прочности. Впервые получено выражение для критической скорости ленты зарядного устройства ЗСУ.
Практическая ценность полученных результатов и ви?я.рен'— результатов работы. Предложенный в работе метод оптимизации высоковольтной структуры систем газоизслирг-.-яКЬ" электродор сложной формы применен для оптимизации параг.-эг" кондуктора, колонны, зарядного устройства и системы еьюст-ной защиты ЭСУ на 2 МэВ ИПФ АН Украины. По сравнение -: первоначальным вариантом прогнозируется увеличение эле.-сттдчес-кой прочности на 20-30 % при увеличении срока слуу'ь; чдвсе. Ведутся работы по внедрению результатов оптимизации.
.юлучено удобное в инженерных расчетах выражение z~~. критической скорости ленты зарядного устройства.
Предлокенные критерии оптимизации могут прпменятьсл л?;: создании систем автоматизации проектирования ускорителей прямого действия.
Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались:
на J Всесоюзном совещании по электростатическим ускорителям С Обнинск, 1988 г.);
на III Всесоюзной ..онференции по микроанализу на ионных пучках (Сумы, 1990 г.);
на 10 Всесоюзном совещании по электростатическим ускорителям СОбнинск, 1991 г.};
на научно - технических конференциях преподавателей, сотрудников и студентов СФТИ С Суш, 1991г. Сумы, 1992г.);
на семинарах в ИПФ АН Украины;
на семинарах СФТИ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 132 страницы машинописного текста, в том числе 47 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 56 названий. Е конце каждой главы дастся коммента-
