强流高功率直线加速器基于空间电荷效应的发射度增长及其控制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11605261
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2801.加速器物理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

High-current, high-power linacs are strict in beam loss. Due to the serious space charge effect and the significant influences of beam currents and duty cycles on facilities, the space charge field and the structure field perform nonlinear effect, which would cause both emittance growth and beam loss. Based on the superconducting linac of the Strategic Pilotity Research Program, the emittance growth and control of high-current, high-power linacs will be analyzed around space charge effect, and during this procedure, the engineering error should be taken into account. Firstly, a PIC code integrating design, simulation and optimization will be developed on GPU platform for post-process convenience and calculation time. Secondly, the general factors that result in emttance growth will be analyzed; And the beam halo formation and transmission in the shaper section of RFQ will be studied innovatively. Thirdly, beam dynamics will be optimized to obtain the general emittance control methods including beam halo collimation and emittance redistribution; Explorations of high-order emittance match and "excitation - scraping - deexcitation" will be studied with an open mind. Fourthly, by digging out the cloud mass data and managing the Pareto optimal set by neural network, an off-line Lattice database will be built. The methodology, simulation and optimization of emittance growth and control will be applied to CIADS and LEAF.
强流高功率直线加速器对束流损失要求严格,但其空间电荷效应严重、不同流强和占空比对设备运行影响很大,容易造成内场和外场的非线性,引起发射度增长,造成束流损失。本项目拟依托ADS先导专项直线加速器,以空间电荷效应为中心,考虑工程误差,对强流高功率直线加速器基于空间电荷效应的发射度增长及控制进行研究。首先从便利操作和计算时间考虑,拟开发GPU平台的PIC设计、模拟和优化程序。其次研究发射度增长的一般性因素,并考虑RFQ俘获聚束段的势阱对发射度增长的影响。然后优化束流动力学,获得发射度控制的刮束和发射度重分配方案,同时创新性地研究发射度的高阶匹配和“激励-刮束-反激励”方案。最后挖掘海量云储存数据,通过神经网络管理Pareto解集,搭建离线Lattice数据库。通过项目拟掌握发射度增长及控制的研究方法、模拟技巧和优化策略,为CIADS和LEAF的设计、模拟和优化提供束流物理基础。

结项摘要

强流高功率直线加速器中,发射度的增长会造成束损,影响加速器的运行,因此对发射度的控制非常重要。为了更快更精确地模拟强流束流,使用python语言和机器学习库pytorch开发了基于CPU和GPU双平台的并行强流束流动力学多粒子多束流PIC模拟程序。本项目研究了在ADS超导直线中引起束流发射度增长的主要因素:初始束流分布、束流失配和共振。利用宏粒子的增减,开发了RFQ出口束流分布的重建程序。研究了4阶不相干共振、2阶相干共振、束核主共振和束晕主共振。在发射度控制研究中,首先开发了强流高功率加速器中的全发射度计算程序,然后提出了旋转BPM的数学原理并开发了程序用于验证,最后研究了通过束晕耦合的方法进行刮束。基于真实加速器,使用云存储数据,实现了深度学习Lattic设置,进行了实时轨道校正。束损和稳定运行是强流高功率加速器面临的主要问题。该课题对发射度增长和控制的研究,为ADS超导强流直线加速器解决束损问题提供支持;该课题通过深度机器学习利用云存储数据对Lattice的设定,对ADS超导强流直线加速器未来的稳定运行研究积累经验。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)

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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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