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儲能電抗器 

發布時間:2020/08/07
儲能電抗器

  儲能電抗器
  儲能電抗器是中國散裂中子源(簡稱CSNS)中的重要設備。受中科院高能物理研究所委托,經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。綜合該電抗器各方面的性能指標,它具有電感線性度好、性能優良、結構簡單可靠、維護方便、高效節能等優點。在全球范圍內,只有美國、日本和英國等少數發達國家有生產制造類似產品的記錄。該儲能電抗器的研制成功,填補了國內空白,技術水平達到國際先進水平。作為中國散裂中子源中的重要設備,對我國的自主創新事業起到了巨大的推動作用,具有很好的社會效益和經濟效益。
  CSNS是一臺正在籌建中的中等規模的高通量散裂中子源,快循環加速器(簡稱RCS)是一臺快周期(25Hz)的質子加速器,磁鐵電源系統包括一套主二極磁鐵(B)和八套四極磁鐵(Q)電源,根據RCS的25Hz循環工作要求,所有B、Q主磁鐵的工作電流都采用帶直流偏置的正弦波,由于整個系統工作在快周期循環狀態下,而其負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的擾動,主鐵系統采用"懷特"型諧振網絡。這種結構的主要特點是:把電源設備、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構,無功能量在磁鐵和儲能部件之間轉換,電網和電源僅補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)。
  進入21世紀,美、日、歐等發達國家認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代科學技術中的重要地位,把建設高性能散裂中子源作為提高科技創新能力的重要舉措,相繼斥巨資建設新一代的散裂中子源。
  在美國,總投資14億美元、設計束流功率為1.4MW的散裂中子源(SNS)已經開始調束,2006年4月28日,SNS產生出第一束中子。其升級工程也同時啟動。在日本,總投資約18億美元的強流質子加速器研究聯合裝置(J-PARC)也已開始加速器調束,其中一臺3GeV的快循環同步加速器將提供1MW質子束流用于驅動散裂中子源。在英國,已成功運行20余年的散裂中子源(ISIS)投資約3億美元升級改造其質子加速器,同時正在積極建設第二靶站。同為發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100kW的中國散裂中子源將成為發展中國家擁有的第一臺散裂中子源,并進入世界四大散裂中子源行列,其脈沖中子通量設計指標超過目前世界正在運行的所有散裂中子源,將為國內外科學家提供世界專業的中子科學綜合實驗裝置。
  CSNS項目總體設計方案經過不斷優化,在國內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院院長的評議結論中寫道:"從目前中國的用戶需求、加速器、靶站和譜儀建設水平綜合考慮,現有的1.6GeV、25Hz、100kW的CSNS的設計是一個聰明的選擇!CSNS的建成,將使中國擁有世界專業的中子科學綜合實驗裝置,以確保中國在中子科學領域內的先進地位。
  可以預見,CSNS裝置的建成及運行必將對我國以及東南亞地區產生長期、巨大的科學影響及社會、經濟效益。

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