强流低能加速器束流损失机理的Parallel PIC/MCC算法与实现

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11805229
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2801.加速器物理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The beam emittance growth and the beam halo induced by the nonlinear space charge effect, and the aberration caused by the applied electromagnetic field are all the frontier research topics of the high-current and low-energy accelerators, which are the key factors for beam loss control and high beam power achieved. In order to ensure the safety operation and maintenance of the accelerator devices, the beam loss rate should be predicted at the high-current and low-energy accelerator design. Combining the advantages of Particle-In-Cell method and Monte-Carlo-Collision method, this project will use the Parallel PIC / MCC method to study the space charge effect , coulomb scattering between the identical particles, collision between the differential particles and so on during the beam transmission, which is used to realize the mechanism of beam loss in the high-current and low-energy proton linac. Then, the related measurement experiments are carried out on the HINEG to verify and optimize the simulation results. The above research will provide a good technical support for long-term operation of the accelerator-type fusion device, extension of the beam life and the service life. Meanwhile, the written numerical simulation code will be of great significance to the design research of any high-current and low-energy accelerator.
非线性空间电荷效应引起的束流发射度增长、束晕和外加电磁场引起的像差等是强流低能加速器的前沿研究课题,是束流损失控制和达到高束流功率的关键因素之一。为了保证加速器运行安全以及加速器设备的维护安全,离子束输运过程中的束流损失率需要在强流低能加速器设计之初就加以预测。结合Particle-In-Cell方法和Monte-Carlo-Collision方法的优点,本项目将采用并行PIC/MCC方法研究束流输运过程中的空间电荷效应、同类粒子之间的库仑散射以及非同类粒子之间的碰撞等物理过程,实现强流低能质子束输运过程中的束流损失机理研究;并在强流氘氚中子源实验装置HINEG上进行相关的测量实验,验证和优化模拟结果。上述研究将为加速器型聚变装置的长时间稳定运行、使用寿命和束流寿命的延长提供良好的技术支撑。同时,编写的数值计算模拟程序对任意强流低能加速器的设计研究具有重要意义。

结项摘要

目前世界上包括我国在内的很多国家正在发展小型化的加速器型氘氘/氘氚聚变中子源。该类型加速器中子源的束流能量较低,束流流强较大,非线性空间电荷效应引起的束流发射度增长、束晕和外加电磁场引起的像差等是强流低能加速器的前沿研究课题,是束流损失控制和达到高束流功率的关键因素之一。为了更好的服务于小型加速器中子源的产业化,本项目基于Parallel PIC/MCC方法对强流低能离子束输运过程中的确定性问题(强空间电荷效应)和随机问题(库伦碰撞)进行了研究,完善了相关理论模型,并对理论模型进行了实验验证,课题研究在非相对论束流的输运方面进行了创新,推动了低能加速器产业化的发展,并满足国内小型加速器产业化的实际需求。同时,编写的数值计算模拟程序对任意强流低能加速器的设计研究具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(2)
螺线管透镜对加速管束流匹配的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    核科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张青鵾;王志刚;王永峰;刘超;章勇;王文;王芳;吴宜灿;凤麟团队
  • 通讯作者:
    凤麟团队

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其他文献

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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