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1、H I - 1 3串列加速器RI,-10型电阻分压器的研制 张桂莲秦久昌侯德义杨丙凡魄永学 张秋红张灿哲王立永孟 波 胡跃明 ( 中国原子能科学研究院核物理研究所， 北京 1 0 2 4 1 3 ) 本文介绍了新研制的R 几 。 一1 0 型电阻/ 框架式屏蔽分压器及其在H I -1 3 申列加速器上 的运行情况， 从加速器上安装了R I B 。 一1 0 型电阻器替代R H Y -3 5 型电阻器后， 串列加速器 表现出良 好的工作性能， 高压稳定， 安全可 靠， 从而， 提高了串 列加速器的高压性能和运行效 率。 关键词串列加速器分压电阻电阻屏蔽 1 . H I -1 3 串列加速器电阻分
2、压系统简述 H I -1 3 串列加速器是从美国高压工程公司( H V E C ) 引 进的， 于1 9 8 7 年8 月正式投人运 行。 川-1 3 串列加速器端电压为1 3 M V ， 高压电极两侧各有四段加速管和相应的四 段绝缘 支柱。 每段加速管和相应的绝缘支柱各有7 2 个加速间隙， 其间隙上跨接分压电阻器。 加速管 与绝缘支柱采用独立分压， 两个分压电阻链共有1 1 5 2 个电阻分压器。 H I -1 3 串列加速器原采用美国H V E C兰电阻分压。 兰电阻的阻值不稳定， 体积大， 价格 昂贵， 整体屏蔽效果差， 在加速器高压打火时易损坏， 严重影响了加速器的高压性能和运行 安
3、全。 因此， 在1 9 8 9 年底， 开始进行国产电阻分压系统的研制工作c a ， 所设计的电阻分压器， 采用R H Y -3 5 型合成膜电阻和框架式屏蔽， 两个独立的分压电阻链由2 3 0 4 个电阻 组成。 从 土 9 9 2 年至1 9 9 7 年分批在加速器上安装了R H Y -3 5 型电阻/ 框架式屏蔽分压器， 逐步替代 了美国H V E C的兰电阻。 全套国产电阻分压器在加速器上 运行结果表明是成功的， 屏蔽效 果好， 改善了 加速器的高压性能， 提高了加速器的束流稳定性和运行效率， 节省了大童外汇。 分压电阻器的结构设计及屏蔽方式属国内首创， 于1 9 9 6 年1 1 月
4、获国家实用新型专利。 2 . R I a a -1 0 型电阻分压器的研制 虽然R H Y -3 5 型电阻分压器优于美国H V E C公司的兰电阻分压器， 改善了加速器的 高压性能， 但它的缺陷影响了 加速器高压性能的进一步提高。 R H Y -3 5 型高压电阻为合成 膜电阻， 在国 外大型串 列加速器上已 被淘汰。R H Y -3 5 型电阻， 阻值不稳定， 在加速器上运 行儿于 小时后， 阻值普遍下降1 0 yo-1 5 8/ o ， 造成加速器负载大， 为了 保证加速器安全稳定运 行， 加速器头部高压被限制在1 1 . 5 MV以 下。另外， 电阻易老化和吸潮， 储存一段时间 后，
5、阻 值也下降. 再者， 厂家每批供应的电阻性能差异大. 由于上述情况， 在加速器上使用R H Y - 3 5 型高压电阻的同时， 我们与厂家合作， 开始试制R I ， 一1 0 型高压玻璃釉膜电阻， 经过数年 反复试制、 1 9 9 7 年试制出2 0 只 样品。 经在实验台架上m l t和放置一段时间后测量， 性能均优 于R H Y - 3 5 型高压电阻。 随后试制出2 0 0 只电阻样品， 以 便在串列加速器上实验。 该电阻以金属氧化钉为主， 按比例掺进玻璃釉粉， 经丝网印刷在高铝瓷基体上， 经高温 9 8 烧结而制成， 其优点是温度系数小， 阻值稳定， 耐高压， 耐潮湿， 耐高温， 承
6、受短期过载能力 强， 是一种理想的大功率高压电阻。 3 . R I e a -1 0 型电阻/ 框架式屏蔽分压器在H I -1 3 串列加速器上实验 为了在严酷的条件下考验R 几 。 一1 0 型高压电阻的性能， 把电阻分压器安装在靠近高压 电极的第五号加速管上， 如图1 所示， 此区域静电储能高， 易发生高压击穿， 电阻易被损坏。 经过数千小时的运行考验， 电阻阻值稳定， 耐高压性能良 好， 无一损坏， 从1 9 9 7 年1 1 月到 1 9 9 8 年1 2 月、 分三批将R I e o -1 0 型电阻分压器安装在申列加速器上， 替换了R H Y -3 5 型 电阻分压器。在串列加速器
7、上进一步实验。电阻器安装位置及运行悄况列于表1 , 图1 部分电阻分压系统安装图 表1 安装在加速公上的R I 。 一1 0 型电阻/ 框架式屏蔽分压粉状况 安装时间安装位t 运行时间( h ) 到1 9 9 9 年6 月底 备注 1 9 9 7 . 1 15 . 管约 7 4 0 0实验阶段 1 9 9 8 3 3 , 6 管 2 . 柱 约 5 8 0 0投人正式运行 1 9 9 8 . 1 2 1 二2 二4 . 7 . 8 管 1 . 3 . 4 . 5 二 6 . ， ? 二a 柱 约 2 7 0 0投人正式运行 特别是在1 9 9 8 年1 2 月， 加速器大修期间， 一次安装了8
8、 6 4 个R 1 , -1 0 型电阻/ 框架式 屏蔽分压器， 占加速器分压电阻总数的7 5 ， 一次更换数盆之多， 是加速器建器以来的首次。 至此， H I -1 3 串列加速器上已全部使用R 1 e o -1 0 型电阻/ 框架式屏蔽分压器。 4 . R 1 6 。 一1 0 型电阻/ 框架式屏蔽分压系统的性能 R l , 。 一1 0 型电阻/ 框架式屏蔽分压系统建立之后， 在H I -1 3 串列加速器上首次进行高 压锻炼时， 仅用较短的时间， 加速器头部高压很顺利地达到了1 3 . 0 8 M V， 这是加速器投人运 行以来， 未曾达到过的。到 1 9 9 9 年 6 月底， 首批
9、安装的R I-l o 型电阻/ 框架式屏蔽分压器 已经运行约7 4 0 0 小时。 H I -1 3 申列加速器上半年完成科研供束2 3 1 9 . 5 小时， 占 全年供束 任务的6 6 %， 另外辐照供束 2 9 3 . 5 小时。加速器高压稳定， 状况良好， 工作电压可维持在 1 2 M V左右。 高压击穿次数较前明显减少， R l , o -1 0 型电阻阻值变化很小。 表2 列出了近三 年利用不同电阻分压器时加速器的供束时间、 阻值变化和头部电压。 衰 2 加泊.供柬时间和头娜言压 时间 电阻分压器类型 供 束 时 间 忡 阻值变化%头部高压 199 7(1- 6 ) R H Y 一
10、3 5 理电阻分压器 、 . 2 0 以， 己 ! 1 0 - - 1 5 高压限侧在I I I 5 M V以下 1 9 9 8 之 百 ( 1 - 6 )R H Y - 35 18941 01 0 ), #0, R I,e-70 18L 1 J # 1EE 2 0 4 6 1 0 - 1 5 0 -2 左右 高压限制在1 1 . 5 M V以下 1 999 ( 1 - 6 ) 全 部R 石 一 1 0 翻 电 妞 分 压 移2 6 1 3 0 -2 左右离压不受限侧, 1 2 M V左右 从 加 进 器 的 运 扛 中 不 雄 节 出 ,R I - 1 0 型 电 阻 分 压 器 较 R H Y - 3 5 型 龟 妞 分 压 器 温 度 系 数小， 阻值毯定( 相对变化仅为。 一2 % 左右) ， 高压打火时， 不易摄坏.因此， 提高了加速器 气休泥度变化的形晌A N . 耐高压， 在 能和运行效率 参 考 文 献 1 张桂莲、 秦久昌、 侯德义等， H I -1 3 串列加速器电阻分压系统的研制， 原子能科学技术， 1 9 9 6 , 3 0 ( 3 ) , 2 0 7 - 2 1 2 1 0 0
