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PLS 2 GeV Linac Vacuum System (Ⅱ)
박주식(J. S. Bak),김임경(Y. K. Kim),오형석(H. S. Oh),남궁원(W. Namkung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.3
PLS 2 GeV 線形加速器의 眞空系는 K6 가속단위까지 성공적으로 조립, 설치되어 있다. K3 加速單位까지는 이마 E3712 클라이스트론에서 공급되는 70MW 極超短波 電力으로 진공계 길들이기 과정을 완료하였다. 약 50MW의 극초단파 전력을 인가한 상태에서, 현재 진공도는 L-형 加速管 中心에서 6.2×10^(-8)torr, 클라이스트론 出力窓에서 7.3×10^(-9)torr를 각각 유지하고 있으며, 最終 到達壓力은 點差的으로 向上되고 있는 중이다. 본 논문에서는 PLS 2 GeV 線形加速器 眞空系에 대한 電氣回路的 變換에 의한 모델링과 解析, 그리고 加速器 前半部에 關한 初期 性能 檢證結果를 論議하고자 한다. The vacuum system of the PLS 2 GeV linac has been assembled and installed successfully up to the K6 module. Two regular linac modules (K2 and K3) have been already conditioned with 70 MW microwave power from E3712 klystron. Now, the pressures range from 6.2×10^(-8)torr at the accelerating column center (L-type), to 7.3×10^(-9)torr at the klystron window with about 50 MW microwave power loading, and the ultimate pressures will become progressively lower. This presentation describes the electrical modeling and analysis, and the initial performances for the first half of the PLS 2 GeV linac vacuum system.
Development of S - band Waveguide Valve for PLS 2 - GeV Linac
박주식(J. S. Bak),남궁원(W. Namkung) 한국진공학회(ASCT) 1995 Applied Science and Convergence Technology Vol.4 No.2
포항가속기연구소에서는 PIS 2-GeV 선형가속기 클라이스트론의 교체 및 보수시에 사용하기 위하여, 80 ㎿급 S-band의 도파관 밸브를 개발중에 있다. PLS형 도파관 밸브는 결합수단 없이 대전력을 전송할 수 있는 구조로 설계되어, 전력전송에 대한 제한을 받지 않는 특징을 갖는다. 본 도파관 밸브의 주요 구성부는 밀착구동체를 갖는 U자형 도파관부, 두개의 H-코너가 부착된 진공함, 그리고 두개의 Viton O-링이 장착된 진공기밀판으로 이루어져 있다. 시제품용 도파관 밸브의 특성조사 결과, 펄스폭 3.5 μsec, 반복율 30 ㎐에서 65 ㎿의 전략전송을 얻을 수 있었다. 본 논문에서는 PLS 도파관 밸브의 설계 개념, 기계적 특성 및 가공의 순으로 자세히 논할 것이며, 또한 현재까지의 실험결과 및 앞으로의 계획에 대하여 보고하기로 한다. Development of 80 ㎿ S-band waveguide valve is now under way at Pohang Accelerator Laboratory (PAL). It is intended to have easy replacement and quick maintenance for the PLS 2-GeV linac klystrons. We adopt a new design concept which removes a limitation on power transmission. This design is completely different from the traditional one. The new S-band waveguide valve consists of the V-shaped waveguide section with a pushrod assembly, a vacuum chamber with two H-corner sections and a sealing plate with two Viton O-rings. We have achieved a high power transmission of more than 65 ㎿ at a pulse width of 3.5 μsec and a pulse repetition frequency of 30 ㎐. It also shows an excellent reliability of the vacuum seal. We report here on the design considerations, the mechanical features, and the fabrication of our first waveguide valve, the results of our experiments so far, and some of our plans for the near future.
유전알고리즘을 이용한 비균일 하중을 받는 구조물의 지지 위치 최적화 연구
김근홍(G.H. Kim),이영신(Y.S. Lee),김학근(H.K. Kim),허남일(N.I. Her),사정우(J.W. Sa),양형렬(H.L. Yang),김병철(B.C. Kim),박주식(J.S. Bak) 대한기계학회 2003 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2003 No.11
It is important to determine supporting locations for structural stability of a structure under non-uniform<br/> load in space interfered by other parts. In this case, There are many local optima with discontinuous design<br/> space. Therefore, The traditional optimization methods based on derivative are not suitable. Whereas, Genetic<br/> algorithm(GA) based on stochastic search technique is a very robust and general method. This paper has been<br/> presented to determine supporting locations of the vertical supports for reducing stress of the KSTAR(Korea<br/> super Superconducting Tokamak Advanced Research) IVCC(In-vessel control coil) under non-uniform<br/> electromagnetic load and space interfered by other parts using genetic algorithm. For this study, we develop a<br/> program combining finite element analysis with a genetic algorithm to perform structural analysis of IVCC. In<br/> addition, this paper presents a technique to perform optimization with FEM when design variables are trapped<br/> in an incongruent design space.
김임경(Y. K. Kim),오형석(H. S. Oh),이인준(I. J. Lee),박주식(J. S. Bak),남궁원(W. Namkung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.1
본 논문은 포항가속기연구소에서 건설중인 PLS 2 GeV 선형가속기 진공계통의 설계에 관한 것이다. PLS 2 GeV 선형가속기의 진공계통은 길이 3.07m인 42개의 가속관과 길이 약 400m의 도파관으로 구성되어 있다. 진공장치의 배치는 충분한 지역적 배기능력을 고려한 분산 배기방식으로 다지관 방식의 기계적 복잡성을 단순화하였다. 진공계는 가속관 중심과 도파관에서 5×10^(-7)Torr, 클라이스트론 출력창에서 5×10^(-8)Torr까지 배기되도록 설계하였다. 주 진공펌프로는 가속관과 도파관 및 에너지 배가장치에 대하여 각각 용량이 60 l/s와 120 l/s인 sputter 이온펌프를 사용하기로 하였다. This paper describes the vacuum system design for the PLS 2 GeV linac which is now under construction at Pohang Accelerator Laboratory (PAL). The vacuum system of the PLS 2 GeV linac consists of fourty two 3.07 m long accelerating columns and about 400 m long waveguide network. The configuration is adopted by the distributed pumping method to simplify the mechanical complexity from the manifold method. The vacuum system is designed to evacuate the accelerator to the pressure of 5×10^(-7) Torr at the center of the each column and of 5×10^(-8) Torr at the klystron output window. The main pumps are: one 60 l/s sputter ion pump for each accelerating column, two 120 l/s sputter ion pumps for the waveguide system and the energy doubler for each module.
방은남,박현택,이영주,박영민,최창호,박주식,Bang, E.N.,Park, H.T.,Lee, Y.J.,Park, Y.M.,Choi, C.H.,Bak, J.S. 한국진공학회 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.2
KSTAR 장치의 저온 component에 헬륨을 공급하기 위한 헬륨라인은 크게 두 가지로 이루어져 있다. 냉동기에서 KSTAR 저온용기 외부까지의 트랜스퍼 라인과, 저온용기 내부의 헬륨라인이다. KSTAR 장치는 3가지 종류의 헬륨을 사용하여 각 저온 component를 냉각하는데, 초전도 자석 시스템과 버스라인에는 초임계 헬륨, 전류인입장치에는 액체 헬륨, 열차폐체에는 가스 헬륨을 공급한다. 저온용기 내부의 헬륨라인은 냉동기에서 저온용기 근처까지 연결된 배관을 저온용기 내부의 각 장치에 최단거리로 열손실 없이 설치하여 각 장치가 정상 작동하도록 하는데 그 목적이 있다. 저온용기 내부의 헬륨라인은 최대 20bar로 가압되는 운전시간 동안에 헬륨누설 없이 설치되어야 한다. 그리고 상온으로 부터의 복사열을 차단하기 위하여 다층절연제로 배관을 감싸주어야 하고 고전압 부분은 프리프레그 테잎으로 절연되어야 한다. 전기절연체는 세라믹과 스테인레스 스틸 튜브를 브레이징 접합 방법으로 연결하여 만들어진 것으론 배관과 배관, 배관과 저온 component간의 절연을 위해 사용되고, 헬륨라인과 동일하게 4.5K 초임계 헬륨온도에서 누설이 없어야 한다. 따라서 모든 전기절연체는 액체질소에 침전시켜 열충격을 가하고, 내부에 30 bar를 가압하여 진공 누설시험을 한다. 그리고 초전도 자석과 배관의 절연체로 사용되므로 15kV 고전압 절연 검사를 한다. 전기절연체의 세라믹 부분은 구조적 보강을 위하여 추가적으로 표면에 절연 작업을 한다. 현재 대부분의 저온용기 내부의 헬륨 라인은 설치 완료되어 있으며, 최종 검사가 진행 중이다. In-cryostat helium lines are under installation to transfer a cryogenic helium into cold components in KSTAR device. In KSTAR, three kinds of helium should be supplied into the cold components, which are supercritical helium Into superconduction(SC) magnet system, liquid helium into current lead system, and gas helium into thermal shields. Cryogenic helium lines consist of transfer lines outside the cryostat, in-cryostat helium lines, and electrical breaks. In-cryostat helium lines should be guaranteed of leak tightness for tong time operation at high internal helium pressure of 20 bar. We wrapped the helium line with multi-layer insulator(MLI) to reduce radiation heat and insulated the surface of the high potential part with prepreg tape. The electrical break was fabricated by brazing ceramic tube with stainless steel tube. To ensure the operation reliability at operation temperature, all the electrical break have been examined by the thermal cycle test at liquid nitrogen and by the hydraulic test at 30 bar. And additional surface insulation was prepared with prepreg tape to give structural safety. At present most of the in-cryostat helium lines have been installed and the final inspection test is progressing.
허남일(N.I. Her),김병철(B.C. Kim),김근홍(G.H. Kim),홍권희(G.H. Hong),사정우(J.W. Sa),김학근(H.K. Kim),김경민(K.M. Kim),박주식(J.S. Bak) 대한기계학회 2003 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2003 No.11
Vacuum vessel of the KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) tokamak is a fully<br/> welded structure with D-shaped cross-section. According to the requirements of the physics design, sixteen<br/> horizontal ports, sixteen slanted ports, sixteen baking and cooling ports, and twenty-four top and bottom<br/> vertical ports are designed for the diagnostics, plasma heating, vacuum pumping, and baking and cooling.<br/> Bellows on these ports are used for flexible components to absorb the relative displacement due to the<br/> vacuum vessel thermal expansion and the electromagnetic force between the vacuum vessel and the cryostat<br/> ports. Fatigue strength evaluation was performed to decide the dimension of the bellows. In order to assure<br/> the quality of the bellows, a prototype bellows for the neutral beam injection port has been fabricated and<br/> tested prior to main fabrication. It was conformed that the prototype bellows has sufficient fatigue strength<br/> and vacuum reliability in the expected load conditions.
토카막 장치에서 자석 구조물의 조립에 관한 검토 KSTAR TF
김경민(K.M.Kim),최창호(C.H.Choi),홍권희(K.H.Hong),양형렬(H.L.Yang),유인근(I.K.Yu),허남일(N.I.Her),사정우(G.H.Kim),김학근(S.T.Kim),김근홍(H.T.Kim),김상태(J.S.Yang),김홍택(J.S.Bak),양진석(C.H.Kim),박주식(P.Z.Shick),김재호(J. Z. Kim) 대한기계학회 2003 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2003 No.11
TF magnet structures are the main structural components in the KSTAR magnet systems to protect<br/> the superconducting coils from mechanical, electrical, and thermal loads. TF coil structure supports CS<br/> and PF coil system. The inter-coil structure contains adjustable shear keys and conical bolts to provide<br/> pre-loading in toroidal direction and to resist against in-plane and out-of-plane forces that are the most<br/> critical loads on the TF magnet system. The conical bolts and shear keys are specially designed to<br/> assemble easily and to provide a convenient accommodation for a good alignment. The connection plate<br/> that is one of the prototype fabrications had been manufactured to study adjustability of conical bolts<br/> and shear keys for assembly of TF coil structure. We could measure the misalignments at the keyways<br/> and conical holes with the misalignment measuring instrument.