随着医疗技术、设备的不断进步与完善,质子治疗成为近年来受到众多肿瘤学家和患者广泛关注的一种先进的肿瘤放射治疗方法。所谓质子治疗,就是使用质子加速器产生中高能量质子束,在精确控制下射入人体,将能量准确地释放到病变部位,达到治疗效果。质子治疗的主要特点是:(1)定位准确;(2)对正常组织的损伤小。但由于该设备造价昂贵,投资巨大,目前国际上仅有美国、欧洲和日本等少数国家拥有质子治疗系统,国内目前也仅有一台在运行。　　中国散裂中子源(CSNS)是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置之一,已全面开始建设。CSNS装置的主要部分包括一台直线加速器和一台快循环同步加速器(RCS),其中直线加速器作为注入器将H-束流加速到81MeV,然后注入到环中进一步加速,最终从RCS引出功率为100kW的束流作为散裂中子源的驱动器和开展其它质子束应用。从技术上来看,质子治疗的束流能量范围为70-250MeV,因此,基于CSNS直线加速器束流再建造一台增能器以开展质子治疗是可能的。　　本研究的目标是设计一台最高能量为250MeV的用于质子治疗的FFAG加速器,并利用CSNS直线加速器能量为81MeV的H-束流作为预注入束流。本研究在充分调研并掌握FFAG加速器发展历史和设计原理的基础上,全面介绍了FFAG加速器的特点和各种设计思路。并结合国际上已有的成果经验,确定等比(scaling)FFAG作为这台机器的主要方案。文中提出了两套磁聚焦结构:12单元的直边扇结构(DFD)FFAG和8单元的螺旋扇结构FFAG。在给出基本参数后,利用束流跟踪程序MAD进行了的大量的模拟计算,并比较了各种匹配结果的优劣,得到了最优化的磁聚焦结构设计方案。此外本研究还对这台质子治疗加速器的加速及注入引出系统做了初步的设计。　　FFAG加速器理论迄今已发展了50多年,但在国内,目前尚无完整的FFAG加速器设计方案被提出,因此本研究具有一定的创新意义。这套方案的价值在于即扩展了CSNS的应用范围,又节省了质子治疗FFAG加速器的直线部分的建设费用,同时,FFAG的固定磁场特点也使得比较低廉的治疗费用成为可能。