北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)束流注入区辐射场研究

辐射防护 ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (1): 12-17.

北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)束流注入区辐射场研究

阎明洋, 吴青彪, 丁亚东, 赵晓岩, 张清江, 李楠, 马忠剑

中国科学院高能物理研究所,北京 100049

收稿日期:2015-12-25 出版日期:2017-01-20 发布日期:2021-11-11
作者简介:阎明洋(1988—),男,2014年毕业中国科学技术大学辐射防护专业,获硕士学位,助理工程师。E-mail:yanmy@ihep.ac.cn

Study of radiation field in beam injection region of BEPCⅡ

Yan Mingyang, Wu Qingbiao, Ding Yadong, Zhao Xiaoyan, Zhang Qingjiang, Li Nan, Ma Zhongjian

Institute of High Energy Physics Chinese Academy of Science, Beijing 100049

Received:2015-12-25 Online:2017-01-20 Published:2021-11-11

摘要/Abstract

摘要： 北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)正负电子束流注入阶段的束流损失,影响储存环束流注入区及防护区辐射场。本文利用束流损失监测系统(BLM系统)分析了束流注入阶段注入区束流损失的位置和束流损失率,并结合FLUKA软件模拟计算对撞实验模式下束流注入阶段注入区的辐射场。结果表明:注入阶段注入区及其下游束流损失明显;辐射场内粒子能谱情况是中子为宽能谱且各向同性,切割磁铁 (铁靶)出射蒸发谱峰窄,峰值约为0.9 MeV,直接发射谱不显著;真空管(铝靶)出射蒸发谱峰宽且直接发射谱显著,峰值分别为4 MeV和20 MeV;光子能谱峰窄且前向性明显,能量在5 MeV以下分布集中;中子与光子剂量率水平相当;注入阶段比非注入阶段剂量率高约2个数量级;对撞实验模式下,实验测量整个运行阶段储存环光子剂量率平均水平约为1 000 μSv/h,中子剂量率比光子剂量率低1个数量级。

关键词: BEPCⅡ, 注入区, 束流损失, 中子, 光子, FLUKA

Abstract: When the beam is injected to the storage ring, the beam loss will influence the radiation field of beam injection zone and radiation protection zone. Using the beam loss monitoring (BLM) system to study the location and rate of beam loss, the results showed significant loss of beam in the injection zone and its downstream position. By the Monte Carlo simulation and experiment, the energy spectra of neutron and photon and their dose rates were obtained. When the beam is lost at the magnet,the peak of evaporation neutron spectrum is 0.9 MeV and direct emission neutron are not obvious. When the beam is lost at the vacuum tube,the peak of evaporation neutron and direct emission neutron are 4 MeV and 20 MeV, respectively. The energies of photons are mainly below 5 MeV. The dose rates of neutron and photon are at the same level. The dose rate during the injection is about two orders of magnitude higher than that without injection. The dose rate of photon in whole stage of electron positron collision experiment is about 1 000 μSv/h, which is an order of magnitude higher than neutron dose rate.

Key words: BEPCⅡ, the injection area, beam loss, neutron, photon, FLUKA

中图分类号:

TL508

阎明洋, 吴青彪, 丁亚东, 赵晓岩, 张清江, 李楠, 马忠剑. 北京正负电子对撞机(BEPCⅡ)束流注入区辐射场研究[J]. 辐射防护, 2017, 37(1): 12-17.

Yan Mingyang, Wu Qingbiao, Ding Yadong, Zhao Xiaoyan, Zhang Qingjiang, Li Nan, Ma Zhongjian. Study of radiation field in beam injection region of BEPCⅡ[J]. RADIATION PROTECTION, 2017, 37(1): 12-17.

[1]	徐玉海, 王光宏, 陈思, 李哲夫, 谷端, 王孝娃. 基于束流环形高斯模型对上海硬X射线自由电子激光装置的束流刮束器进行活化分析[J]. 辐射防护, 2021, 41(2): 124-128.
[2]	李长园, 夏晓彬, 杨仲田, 刘宇辰, 张志宏, 王建华, 蔡军, 胡继峰. 硼铝复合材料热中子屏蔽性能分析[J]. 辐射防护, 2021, 41(1): 39-43.
[3]	张晓敏, 李大伟, 宁静, 谢向东. 基于体素模型的光子外照射大鼠器官剂量模拟计算[J]. 辐射防护, 2020, 40(6): 522-526.
[4]	林海鹏, 李国栋, 陈法国, 韩毅, 梁润成. BP神经网络算法预测多组分材料中子屏蔽效果方法研究[J]. 辐射防护, 2020, 40(6): 516-521.
[5]	徐玉海, 王光宏, 李哲夫, 许文贞, 张斌团, 吕炯军, 杨夫彬, 夏晓彬. 上海硬X射线自由电子激光装置调试用束流收集桶的设计[J]. 辐射防护, 2020, 40(6): 510-515.
[6]	宋磊, 李福生, 王盛. 可控中子源中子-伽马测井仪中屏蔽结构的优化[J]. 辐射防护, 2020, 40(6): 496-503.
[7]	吕宁, 过惠平, 尚爱国, 周城, 吕金旭, 赵括, 魏志浩, 吕汶辉, 刘洋, 李大吉, 王凯. 固定式中子剂量仪器现场标校方法研究[J]. 辐射防护, 2020, 40(3): 186-192.
[8]	陈法国, 李国栋, 杨明明, 韩毅, 梁润成. 基于遗传算法的中子屏蔽材料组分优化研究[J]. 辐射防护, 2020, 40(1): 38-44.
[9]	黄倩倩, 唐邵华, 杨寿海. MC-MC耦合计算方法在核电厂中子屏蔽设计中的应用[J]. 辐射防护, 2019, 39(4): 309-313.
[10]	李小明, 罗晓渭, 郭朝选, 李龙, 孟东原, 周琦. ADS实验大厅中子防护工程技术研究[J]. 辐射防护, 2019, 39(4): 297-303.
[11]	邹益晟, 肖德涛, 张伟华, 王志强, 刘毅娜, 李春娟. 单球中子谱仪的能量响应模拟及解谱方法研究[J]. 辐射防护, 2019, 39(4): 280-286.
[12]	徐照, 陈妮, 王志刚, 李桃生. 高能中子辐射对线虫的剂量效应研究[J]. 辐射防护, 2019, 39(2): 150-156.
[13]	孟宪芳, 张龙, 孙超, 王士军, 曹可, 马慧玲, 秦培中. 基于SuperMC对结构缝隙影响中子屏蔽的研究[J]. 辐射防护, 2018, 38(4): 265-269.
[14]	任广益, 李裕熊, 许少峰, 罗志飞, 李为民. 辐射场监测在合肥光源中的应用研究[J]. 辐射防护, 2017, 37(4): 254-258.
[15]	曹磊, 邓君, 兰长林, 宋延超, 丁晓文, 马驰, 郭泽钦, 郑昀, 邱羽桐. 基于CR39固体核径迹探测器的低能中子剂量测量方法初步研究[J]. 辐射防护, 2017, 37(3): 174-179.