РЕФЕРАТ 9
Введение 13
1. Теоретическая часть 14
1.1. История развития циклотронов 14
1.2. Основные виды циклических ускорителей 16
1.2.1. Классический циклотрон 16
1.2.2. Синхроциклотрон 17
1.2.3. Циклотроны с азимутальной вариацией магнитного поля 18
1.2.4. Циклотроны с разделенными секторами 18
1.2.5. Сверхпроводящие циклотроны 18
1.3. Принцип работы циклотронов 19
1.3.1. Компоненты циклотрона 20
1.4. Базовые уравнения и формулы 31
2. Практическая часть 37
2.1. Изохорный циклотрон У-400М 37
2.2. Назначение и область применения 37
2.3. Построение компьютерной модели магнита 39
2.4. Магнитные свойства стали 46
2.5. Построение сетки 47
2.6. Расчет магнитного поля циклотрона 48
3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 53
3.1 Предпроектный анализ 53
3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 53
3.1.2 Анализ конкурентных технических решений 54
3.1.3 SWOT-анализ 55
3.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 58
3.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 59
3.2 Инициация проекта 60
3.3. Реестр рисков проекта 62
3.4. Планирование научно-исследовательского проекта 63
3.5. Бюджет научного исследования 65
3.6. Оценка абсолютной эффективности НИ 71
3.6.1. Чистая текущая стоимость 71
3.6.2. Дисконтированный срок окупаемости 73
3.6.3. Внутренняя ставка доходности 74
3.7. Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности научного исследования 75
Выводы по разделу 78
4. Социальная ответственность 79
4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 79
4.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя)
правовые нормы трудового законодательства 79
4.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя 80
4.2 Производственная безопасность 83
4.2.1 Анализ вредных и опасных факторов 83
4.2.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
вредных и опасных факторов 84
4.2.3 Отклонение показателей микроклимата 84
4.2.4 Повышенный уровень электромагнитного излучения 85
4.2.5 Недостаточная освещенность рабочей зоны 86
4.2.6 Превышение уровня шума 91
4.2.7 Психофизиологические факторы 91
4.2.8 Поражение электрическим током 92
4.3 Экологическая безопасность 94
4.4 Пожарная и взрывная безопасность 95
4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 97
4.5.1 Анализ типичной ЧС при проведении исследования 97
Выводы по разделу 99
Выводы 100
Список использованной литературы 101
Приложение А 106
Циклотрон У400М является базовой экспериментальной установкой в Лаборатории Ядерных Реакций имени Г.Н. Флерова Объединенного Института Ядерных Исследований. Циклотрон У-400М позволяет ускорять частицы различных типов с различными отношениями числа стандартных единиц атомной массы к числу элементарных зарядов A/Z = 2 - 10 до энергии 80-5 МэВ/нуклон. На сегодняшний день проводится реконструкция циклотрона У-400М, основной целью которой является замена основной обмотки электромагнита, проведение измерений и оптимизации магнитного поля с целью повышения эффективности ускорения и вывода пучков заряженных частиц из циклотрона.
В работе проведено исследование, направленное на определение условий коррекции магнитного поля в области вывода пучка заряженных частиц из циклотрона У400М с целью его модернизации.
Представленная работа состоит из следующих этапов:
1. Построение трехмерной компьютерной модели циклотрона У400М.
2. Расчет магнитного поля циклотрона У-400М в случаях исходной и новой основной обмотки электромагнита.
3. Сравнительный анализ полученных результатов, определение способа компенсации полученных изменений магнитного поля циклотрона при замене основной обмотки.
4. Применение результатов расчета магнитного поля для траекторного анализа, который проводится в СФУ ЛЯР.
1) На базе чертежей двухмерной модели из библиотеки ЛЯР ОИЯИ создана трехмерная компьютерная модель магнитной системы с учетом несимметрии центральной области циклотрона У400М, которая показывает, что размещение новых катушек ближе к центру магнита, позволит значительно сэкономить на технологических и экономических параметрах производства.
2) Проведен расчет магнитного поля основной обмотки электромагнита циклотрона У400М, который показывает, что изменение размеров и смещение центра масс новой обмотки по отношению к исходной изменяет радиальное распределение среднего магнитного поля, так при установке новых катушек радиальный наклон среднего магнитного поля изменится к среднему радиусу вывода Я=1.78м на величину до 75 Гс. в зависимости от уровня основного поля, что в свою очередь меняет условия изохронизма для рабочих режимов циклотрона.
3) Проведен сравнительный анализ полученных расчетных данных для 5 уровней тока возбуждения электромагнита и показано, что они имеют хорошую сходимость с результатами измерений, дают качественную картину поведения магнитного поля, позволяют оценить степень вносимых изменений при замене основной обмотки.
4) С целью подготовки результатов расчета магнитного поля для траекторного анализа рассмотрен способ настройки новых рабочих режимов циклотрона У400М, учитывающий компенсацию, возникающих изменений магнитного поля при замене основной обмотки электромагнита на основе подбора уровня магнитного поля и частоты ускоряющего напряжения.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные при подготовке магистерской диссертации в ЛЯР ОИЯИ (г. Дубны), могут быть использованы в ходе реконструкции при замене основной обмотки циклотрона У400М
