中国散裂中子源(CSNS)反角白光中子源束线主要由中子束窗、中子开关、中子准直器和真空管道等组成。为了保证CSNS反角白光中子源束线安全、稳定、可靠地运行, 研制了基于EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)软件架构的控制系统。该系统主要由中子束窗、中子开关及中子准直器的运动控制系统、真空控制系统和控制室三部分组成, 实现了对反角白光中子源束线主要设备的远程监测和控制。测试结果表明, 该系统具有稳定可靠性高、人机交互友好的特点, 很好地满足了反角白光中子源束线运行的需要。

为开展磁约束堆芯燃烧等离子体物理实验, 正在建造的HL-2M装置拟建造3条5 MW的中性束注入加热束线。简要概述了HL-2M装置NBI加热系统的总体规划, 第1条5MW-NBI加热束线的设计, 离子源调试实验, 注入器核心部件的安装和测试结果。通过调试, 目前单个离子源引出束流达到36 A, 加速电压75 kV, 离子束功率达到2.4 MW, 脉冲宽度3 s。通过测试发现：注入器的4条离子束汇聚角误差小于±0.1°, 残留离子偏转磁体的磁场测试值与模拟计算值偏差小于±5%, 注入器静态真空值达到1.0×10-3 Pa。注入器采用大型非标低温泵, 低温泵的抽速达到2.40×106 L/s。第1条5MW-NBI加热束线的试装和测试结果表明, 该束线能够满足HL-2M装置NBI加热的技术要求。

透射质子的能损和散射角是质子照相成像模糊的主要来源。基于Zumbro聚焦成像磁透镜的质子照相技术, 可基本消除散射角引起的成像模糊, 实现几十μm的空间分辨, 但无法对能损信息进行优化是其空间分辨能力难以进一步提升的主要原因。为利用透射质子的能损信息, 进一步提高质子照相的空间分辨能力, 提出了一种新型的成像磁透镜, 称之为能损型聚焦成像磁透镜。基于11 MeV低能能损型质子照相的实验束线和Geant4模拟软件, 建立全过程照相模型, 研究11 MeV能损型成像束线的空间分辨能力。模拟研究表明: 对于10 μm厚的Al箔, 考虑点扩散函数等测量系统成像模糊的影响, 11 MeV能损型成像束线可实现约30 μm的空间分辨。与等大型Zumbro磁透镜相比, 空间分辨能力得到显著提升。

中国工程物理研究院正在开展自由电子激光太赫兹源(FEL-THz)的研究。介绍了中物院FEL-THz束线的设计, 通过PARMELA和TRANSPORT等程序优化了束线参数, 并通过IMPACT-T和ELEGANT程序核对了模拟结果。优化结果表明, 电子束在摇摆器入口处能量7~8 MeV、平均电流5 mA、横向归一化发射度小于10 mm·mrad, 满足设计要求。

以直线感应加速器(LIA)匹配磁场设计和束线调谐为背景, 提出解决强流相对论电子束长距离、小波动、多元件磁约束的输运优化问题的数值优化办法, 建立基于遗传算法的优化程序。结合束质心轨迹及束包络耦合模型, 设计描述束传输半径波动大小的评价函数, 采用励磁元件馈入电流为优化对象, 解决LIA磁场配置“组合爆炸”优化问题。计算结果表明: 优化程序可依据不同的初始束流, 有针对性地快速给出一组符合束输运要求的励磁电流配置。研究成果为在建的LIA装置束线调谐提供一种重要的数值分析工具。