초록 ▼

Ⅲ.연구개발의 내용 및 범위
□ 모듈레이터 개발
:모듈레이터 제작,공장시험 -105kV,50A,9%,<20J
:모듈레이터 운영 -105kV,50A,9%,<20J,1세트 (대전)
:모듈레이터 설치 -105kV,50A,9%,<20J,4세트
□ 고출력 고주파 시스템 개발
:클라이스트론 제작,공장시험 -350MHz,1.6MW
:클라이스트론 설치 -350MHz,1.6MW,7세트
:고출력 고주파 시스템 설치 -350MHz,1.6MW,7세트
□ RCCS개발
:DTL공진 주파수 제어 계통 개발

Ⅲ.연구개발의 내용 및 범위
□ 모듈레이터 개발
:모듈레이터 제작,공장시험 -105kV,50A,9%,<20J
:모듈레이터 운영 -105kV,50A,9%,<20J,1세트 (대전)
:모듈레이터 설치 -105kV,50A,9%,<20J,4세트
□ 고출력 고주파 시스템 개발
:클라이스트론 제작,공장시험 -350MHz,1.6MW
:클라이스트론 설치 -350MHz,1.6MW,7세트
:고출력 고주파 시스템 설치 -350MHz,1.6MW,7세트
□ RCCS개발
:DTL공진 주파수 제어 계통 개발 -최대 열부하 94kW
:RCCS설치 -최대 열부하 94kW,11세트
□ 20MeV가속기 시범 운영
:20MeV가속기 시험 및 성능향상 (빔진단.제어,고주파)
:20MeV가속기 운영 지원 -Availability90%이상
:20MeV가속기 이전,설치 -경주
:장치 -건설 인터페이스 업무
□ 시운전 계획 수립
:100MeV가속장치 전원 계통 설치 및 시운전 계획 수립

Abstract ▼

Ⅲ.Scope of the Study
□ Modulator development
: Fabrication and Factory test - 105kV, 50A,9%, < 20J
: Modulator operation - 105kV, 50A, 9%, < 20J, 1 set (Daejeon)
: Modulator installation - 105kV, 50A, 9%, <20J, 4sets
□ High power RF system development
: klystron fabrication and fac

Ⅲ.Scope of the Study
□ Modulator development
: Fabrication and Factory test - 105kV, 50A,9%, < 20J
: Modulator operation - 105kV, 50A, 9%, < 20J, 1 set (Daejeon)
: Modulator installation - 105kV, 50A, 9%, <20J, 4sets
□ High power RF system development
: klystron fabrication and factory test - 350MHz, 1.6MW
: klystron installation - 350MHz, 1.6MW, 7sets
: high power RF system installation - 350MHz, 1.6MW, 7sets
□ RCCS development
: RCCS development for DTL - max. heat load 94kW,
: RCCS installation – max. heat load 94kW, 11세트
□ 20-MeV linac operation
: Testing 20MeV linac and improving diagnostics, control, and HPRF & LLRF etc.
: Supporting 20MeV linac operation - Availability > 90%
: Disassembling, moving, and installing 20-MeV linac to Gyeongju
: Interface between Accelerator development and construction
□ Commissioning plan
: installation and commissioning plan of power system for accelerator

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 7
• S U M M A R Y ... 13
• CONTENTS ... 18
• 목 차 ... 26
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 35
• 제 1 절. 연구개발의 목적 ... 35
• 제 2 절.연구개발의 필요성 ... 36
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황 ... 38
• 제 1 절 국내 기술개발 동향 분석 ... 38
• 1. 현황 ... 38
• 2. 클라이스트론 고전압 전원 연구 내용 및 결과 ... 38
• 가. 포항 가속기 연구소 선형 가속기 클라이스트론 모듈레이터 ... 38
• 나. KSTAR Tokamak 가열용 NBI 전원 ... 42
• 다. 연속출력 클라이스트론의 고전압 전원 ... 45
• 3. 클라이스트론 Mod. 양극 전원 연구내용 및 결과 ... 52
• 가. 연속출력 클라이스트론의 Mod. 양극 전원 ... 52
• 제 2절 국외 기술개발 동향 분석 ... 54
• 1. 현황 ... 54
• 2. 클라이스트론 고전압 전원 연구내용 및 결과 ... 54
• 가. LEDA 클라이스트론 고전압 전원 ... 54
• 나. E-beam 전원 ... 57
• 다. APT(Accelerator Production of Tritium) 클라이스트론 고전압 전원 ... 59
• 라. PEP-II 클라이스트론의 고전압 전원 ... 61
• 마. J-PARC 클라이스트론 고전압 전원 ... 62
• 바. SNS 클라이스트론 고전압 전원 ... 63
• 사. 상용화된 고전압 전원 ... 64
• 3. 클라이스트론 Mod. 양극 전원 연구내용 및 결과 ... 66
• 가. LEP 클라이스트론의 Mod. 양극 전원 ... 66
• 나. LEDA 클라이스트론의 Mod. 양극 전원 ... 68
• 제 3 장. 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 69
• 제 1 절. 펄스전원 개발 ... 69
• 1. 개요 ... 69
• 2. 개발 ... 71
• 가. 설계 ... 71
• (1) 모듈레이터[21-26]형태 및 설계 ... 71
• (2) 회로 해석 ... 71
• (3) 하드웨어 특성 ... 77
• 나. 제작 ... 80
• (1) HVCM 입력단 ... 81
• (2) DC filter capacitor assembly and discharge circuit ... 82
• (3) HVCM components ... 82
• (4) 제어기 ... 83
• 다. 시험 ... 85
• 라. 운영 ... 93
• (1) 전원 운전 ... 93
• (가) 클라이스트론 perveance 측정 ... 93
• (나) 클라이스트론의 RF 출력 ... 94
• (다) 모듈레이터 장시간 운전 실험 ... 95
• (라) 모듈레이터 전압 droop 측정 ... 98
• (마) 모듈레이터 반복률 증가 실험 ... 100
• (2) 저항 유중 실험 ... 101
• (가) 개요 ... 101
• (나) 고전압 분배저항 개선 ... 101
• (다) 고전압 저항 유중 실험 구성 ... 102
• (라) 공기중에서 고전압 저항 유중 실험 측정 ... 102
• (마) 고전압 저항 유중 실험 ... 104
• (3) 클라이스트론 고전압 전원 분배 저항 설치 ... 106
• (4) 모듈레이터 remote 운전 ... 110
• (가) 개요 ... 110
• (나) 초기 운전 ... 111
• (다) SCR unit remote 운전 ... 113
• (5) 모듈레이터 운전 통계 데이터 ... 116
• 마. 설치 ... 117
• (1) 개요 ... 117
• (2) 조립 ... 117
• 제 2 절 고출력 고주파 시스템 개발 ... 121
• 1. 개요 ... 121
• 2. 클라이스트론 ... 123
• 가. 설계 ... 123
• 나 .제작 ... 128
• 다. 시험 ... 140
• 라. 설치 ... 144
• 마. 20MeV 클라이스트론과 모듈레이터 실험 ... 147
• 3. 100MeV 고주파 시스템 ... 150
• 가. 100MeV 도파관 레이아웃 ... 150
• 나. MEBT 고주파 시스템 ... 157
• (1) MEBT 탱크 ... 157
• (2) MEBT 탱크 고주파 시스템 ... 159
• (3) MEBT 고출력 고주파 회로 구성 ... 165
• 다. 고출력 고주파 부품 ... 167
• (1) 페라이트 고주파 더미 로드 ... 167
• (2) Circulator ... 170
• (3) RF window ... 172
• (4) RF power coupler ... 174
• (가) 설계 ... 174
• (나) 저출력 모델 실험 ... 177
• (다) 측정 결과 ... 179
• (5) 관통부 도파관 제작 및 설치 ... 180
• (6) Solid State Amplifier ... 187
• (7) RF reference system ... 191
• (8) RF interlock 시스템 제작 ... 193
• 4. 고주파 시스템 설치 및 시운전 ... 198
• 가. 고주파 시스템 설치 ... 198
• (1) 터널 고주파 부품 설치 ... 198
• (2) 클라이스론 갤러리의 고주파 부품 설치 ... 202
• 나. 고주파 시스템 시운전 계획 ... 208
• 제 3 절 20MeV 가속기 시범운영 ... 210
• 1. 시범 운영 종합 ... 210
• 가. 1차년도 ... 211
• 나. 2차년도 ... 214
• 다. 3차년도 ... 217
• 라. 4차년도 ... 220
• 2. 가속기 시험 및 운영 ... 224
• 가. 장시간 운전 시험 ... 224
• 나. 장펄스 운전 시험 ... 232
• 다. 고 반복률 시험 ... 238
• 라. 빔 프로파일 측정 ... 242
• (1) 빔 프로파일의 정의 및 목적 ... 242
• (2) 광학적 방법을 이용한 빔프로파일 측정 ... 244
• (3) 빔프로파일 측정 장치의 구성 ... 245
• (4) 20MeV 양성자빔의 빔프로파일 측정 결과 ... 246
• (5) 빔이미지 정량화를 통한 빔프로파일의 구성 ... 247
• 마. 빔 에미턴스 측정 ... 252
• (1) Quadscan방법을 이용한 빔 에미턴스 측정 ... 252
• (가) 20MeV 빔에미턴스 측정방법 ... 252
• (나) 측정 조건 및 장치 ... 253
• (다) 에미턴스 측정결과 ... 262
• (2) 슬릿 - 와이어를 이용한 빔 에미턴스 측정 ... 274
• (가) 슬릿 - 와이어 방법 ... 274
• (나) 시스템 구성 ... 275
• (다) 장치 제작 ... 281
• (라) Slit-wire 측정결과 ... 285
• 바. 빔 위상 측정 ... 291
• (1) 20MeV 빔 위상 측정 장치 구성 ... 291
• (2) 20MeV 빔 위상 측정 결과 ... 291
• 3. 가속기 성능 향상 ... 294
• 가. LLRF 시스템 성능 향상 ... 294
• (1) Digital FPGA 보드 ... 297
• (2) LLRF analog 시스템 ... 304
• (3) 저출력고주파 시스템 실험 ... 306
• 나. 제어 시스템 성능 향상 ... 310
• (1) LLRF 상위 제어 시스템 성능 향상 ... 310
• (2) 표적실 제어 ... 315
• (가) 통신 인터페이스 개발환경 ... 315
• (나) 제어실과 표적실 GUI ... 318
• (3) 마이크로파 이온원 고전압 전원 제어 ... 323
• (4) 모듈레이터 PLC 제어 ... 331
• 다. 빔 계측 시스템 성능 향상 ... 344
• (1) 빔 전류 진단 ... 345
• (가) ACCT ... 345
• (나) TCT와 FCT ... 346
• (다) 가속기 빔 인출 실험 빔 전류 계측 ... 347
• (2) 20MeV 가속기 BPM ... 348
• (가) Pick-up 및 Electronics 사양 ... 348
• (나) Position Sensitivity와 Offset Calibration ... 350
• (다) 빔 인출 실험에서의 빔 위치 진단 ... 352
• (라) 빔 위치 측정 결과 ... 353
• (3) 100MeV 가속기 BPM 시험 ... 354
• (4) 빔라인 BPM 시험 ... 362
• (가) 빔라인용 BPM 설계 ... 362
• (나) 빔라인용 BPM 테스트 ... 371
• 라. 이온원 성능 향상 ... 375
• (1) 개요 ... 375
• (2) 설계 및 제작 ... 376
• (가) 플라즈마 챔버 ... 376
• (나) 마이크로파 윈도우 ... 377
• (다) RF 시스템 ... 380
• (라) 솔레노이드 전자석 ... 380
• (마) 빔 측정 ... 381
• (바) 마이크로파 이온원 전원 구성 ... 382
• (3) 마이크로파 이온원 조립 ... 383
• (4) 마이크로파 이온원 실험 ... 385
• (가) 자기장 측정 ... 385
• (나) 빔 특성 실험 ... 387
• (다) 장시간 연속운전 실험 ... 392
• (5) 20MeV 양성자 가속기의 마이크로파 이온원 설치 ... 394
• (6) 20MeV 양성자가속기 결합 후 빔 인출 실험 ... 396
• (7) 마이크로파 이온원 운전 이력 ... 403
• (8) 마이크로파 이온원 절연도파관 ... 404
• (가) 절연도파관 설계 ... 404
• (나) 절연도파관 제작 ... 409
• (다) 절연도파관 성능평가 ... 410
• 4. 빔 조사 시설 운영 ... 413
• 가. 20 MeV 양성자빔 조사 시험 시설 ... 413
• (1) 20 MeV 양성자빔 조사 실험 실적 (2008년) ... 413
• (2) 20 MeV 양성자빔 조사 실험 실적 (2009년) ... 417
• (3) 20 MeV 양성자빔 조사 실험 실적 (2010년) ... 420
• (4) 20 MeV 양성자빔 조사 실험 실적 (2011년) ... 425
• 5. 20MeV 가속장치 이전 설치 ... 430
• 가. 이전 장치 목록 및 방법 ... 430
• 나. 20MeV 장치 해체 및 이전 설치 ... 433
• (1) 20MeV 양성자빔 조사시설의 해체 및 잔류 방사선 측정 ... 433
• (2) 20MeV 장치 해체 및 이전설치 ... 437
• 6. 장치 - 건설 인터페이스 ... 442
• 제 4 절 RCCS 개발 ... 443
• 1. 개요 ... 443
• 2. 설계, 제작, 시험 ... 444
• 가. 100MeV Drift Tube 유동 특성 시험 ... 444
• 나. 냉각시스템 구성 배치 ... 448
• 다. 냉각시스템의 공정변수 및 제어 ... 449
• 라. 냉각시스템 부품 및 장비 ... 450
• (1) 저장/팽창 탱크 (Reservior/Exapansion Tank) ... 450
• (2) 펌프/모터 (Pump/Motor) ... 452
• (3) 저전도수 시스템 (LCW Purification/Filtration System) ... 457
• (4) 열교환기 (Heat Exchanger) ... 459
• (5) 제어용 밸브 (Control Valve) ... 463
• (6) 전기 가열기 (In-Line Electric Heater) ... 467
• (7) 공기 배출/제거 장치 (Air Separator/Eliminator) ... 468
• (8) 수동 조작 밸브 (Manual Valve) ... 468
• (9) 압력 안전 밸브 (Pressure Safety/Relief Valve) ... 468
• (10) 온도, 압력 및 유량 계측 센서 (Temperature, Pressure, Flow Detector/Transducer) ... 469
• (11) 배관 자재 및 설치 (Piping Components, Material and Installation) ... 469
• 마. 냉각시스템 계측 및 제어 ... 471
• (1) 가속장치의 공진주파수 제어 및 운전 형식 ... 471
• (2) 펌프장치의 제어장치 ... 476
• 바. 시험 ... 482
• (1) 펌프 및 모터 성능 시험 ... 483
• (2) 열교환기 압력손실 시험 ... 485
• (3) 전기 전열기 압력손실 시험 ... 486
• (4) 제어용 밸브 압력손실 시험 ... 487
• (5) 시스템 압력손실 시험 ... 487
• (6) 온도제어 성능 시험 ... 489
• 사. RCCS 보관 ... 491
• 아. RFQ, MEBT 공진주파수 제어 시스템 ... 494
• 3. 설치 ... 496
• 제 5 절. 100MeV 가속장치 전원계통 시운전 계획 ... 497
• 제 4 장. 연구목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 498
• 제 5 장. 연구개발계획의 활용계획 ... 501
• 제 6 장. 참고문헌 ... 502
• 서 지 정 보 양 식 ... 511
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 513