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質子加速器高性能雙Spoke超導腔研制成功
2019-12-30|文章来源:射频超导和低温研究中心、加速器中心、北京锐新 |【
 

  高能物理研究所射頻超導與低溫研究中心(加速器中心)和北京高能銳新科技有限責任公司工程技術人員經過兩年多的聯合持續攻關,自主研發了CiADS質子加速器和中國散裂中子源二期升級項目的核心設備之一——Spoke超導腔,攻克並掌握了包括超導腔物理設計、加工工藝、表面處理及測試技術在內的核心技術。201912月底,325 MHzSpoke超導腔樣腔研制攻關圓滿結束。 

  325 MHzSpoke超導腔在2K垂直測試下加速梯度Eacc達到14.8 MV/m,對應Q01.16×1010,且對應峰值磁場最高達129mT,这一成果已是目前国际上雙Spoke超導腔性能的最高水平。本次垂测的结果显示,在中国散裂中子源二期项目当前的初步设计方案中,雙Spoke腔的设计运行梯度爲7.3MV/m,並且在該梯度下Q02.3×1010且無明顯輻射劑量,完全滿足散裂二期項目的需求。  

  針對減小Ep/Eacc,雙Spoke超導腔在设计时进行了优化,其可以在最大程度上减小运行时发生场致发射的风险;此外,科研人员在腔上还设置了100mm的大口徑清洗口,創新性地使用了彎轉耦合口設計,保證了充分的焊後表面處理和高壓水清洗,以及避免了在超導腔水平測試和運行時,耦合器的陶瓷窗由于場致發射電子沈積擊穿而損壞。值得一提的是,該腔在采用了滾磨抛光的後處理工藝後,有效提高了腔的品質因數,這也是在國際上首次將滾抛工藝應用于半波長型超導腔。 

  Spoke超導腔的研制成功,是质子超导加速腔研发的又一重要进展,它爲CiADS項目和中國散裂中子源二期升級項目奠定了十分重要的基礎。 

 

325 MHz Spoke超導腔垂直測試結果 

 

Spoke超導腔 

 

即将进入杜瓦进行垂测的雙Spoke 


 
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