真空 ›› 2024, Vol. 61 ›› Issue (5): 57-63.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.08
刘顺明1,2, 王鹏程1,2,3, 刘佳明1,2, 关玉慧1,2, 谭彪1,2, 孙晓阳1,2, 王一刚1,2, 朱邦乐1,2
LIU Shun-ming1,2, WANG Peng-cheng1,2,3, LIU Jia-ming1,2, GUAN Yu-hui1,2, TAN Biao1,2, SUN Xiao-yang1,2, WANG Yi-gang1,2, ZHU Bang-le1,2
摘要: CSNS II加速器束流打靶功率从100 kW升级至500 kW,要求直线加速器平均束流功率从5 kW提高到25 kW,脉冲束流强度从12.5 mA提高到大于40 mA,这必然导致直线段常温腔压力上升。差分系统作为常温段与超导段之间的重要匹配单元,其真空系统设计可以大幅降低此区间的压力,同时减少低能差分系统末端的残余气体成分,有效避免常温腔气源对超导腔性能造成影响。目前,直线末端(DTL腔)动态真空约为2.0×10-6 Pa,而CSNS II超导腔前后的低能差分系统(LEDP)和高能差分系统(HEDP)动态真空均要求≤5.0×10-8 Pa。针对该问题,本文对LEDP和HEDP真空系统进行了系统设计,并通过搭建模拟系统和实验验证了设计的合理性。结果表明,实验结果与模拟结果基本吻合,采用离子泵与NEG泵组合的方案,可以满足LEDP和HEDP的真空需求,并有效减少LEDP末端的残余气体成分。
中图分类号: TL53
[1] 韦杰. 中国散裂中子源简介[J]. 现代物理知识, 2007,19(6): 22-29. [2] 陈和生. 中国散裂中子源[J]. 现代物理知识, 2016, 28(1): 3-10. [3] FU S N, CHEN H S, CHEN Y B, et al.CSNS project construction[J]. Journal of Physics: Conference Series,2018, 1021: 012002. [4] 董海义, 宋洪, 李琦, 等. 中国散裂中子源(CSNS)真空系统研制[J].真空, 2015, 52(4): 1-6. [5] DONG H Y, SONG H, LI Q, et al.The vacuum system of the China spallation neutron source[J]. Vacuum, 2018,154: 75-81. [6] 胡传飞. 超导腔低温表面吸附性能及束流损失引起的气体解吸研究[D]. 兰州: 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所), 2018. [7] 胡传飞, 李春龙, 白峰, 等. 超导铌材低温表面气体吸附实验研究[J]. 真空科学与技术学报, 2017, 37(8): 760-765. [8] LADD P, CRANDALL J, HECHLER M, et al.Overview of the spallation neutron source vacuum systems[J]. Journal of Vacuum Science & Technology A, 2005, 23(4): 1270-1275. [9] IMAO H, KAMIGAITO O, OYAMADA K, et al.Non-evaporative getter-based differential pumping system for SRILAC at RIBF[C]// International Conference on RF Superconductivity (19th). Dresden, Germany, 2019. [10] 蒋迪奎,陈丽萍,殷立新. 10-10 Pa溅射离子泵和非蒸散型吸气剂的复合泵[J]. 真空科学与技术学报,2004, 24(3): 222-224. [11] SARTORI E, SIRAGUSA M, SONATO P, et al.Development of non evaporable getter pumps for large hydrogen throughput and capacity in high vacuum regimes[J]. Vacuum, 2023, 214: 112198. [12] STONE C M, GERBER N, PRICE J P, et al.Improving vacuum performance in the warm linac of the Spallation Neutron Source[J]. Journal of Vacuum Science & Technology A, 2019, 37(6):061601. [13] KERSEVAN R.Analytical and numerical tools for vacuum systems[R]. Platja d' Aro, Spain: CERN Accelerator School(CAS), 2006:285-312. [14] 王欲知, 陈旭.真空技术[M]. 2版. 北京:北京航空航天大学出版社. 2007: 105-108. [15] 王鹏程, 黄涛, 刘佳明, 等.中国散裂中子源(CSNS)LRBT输运线真空系统[J]. 真空, 2019, 56(5): 21-25. [16] GRABSKI M, AL-DMOUR E.Commissioning and operation status of the MAX IV 3 GeV storage ring vacuum system[J]. Journal of Synchrotron Radiation, 2021, 28: 718-731. [17] 蒋迪奎, 陈丽萍. 非蒸散型吸气剂(NEG)的性能特点和实际应用问题[J]. 真空, 2004, 41(4): 88-93. [18] MANINI P, MACCALLINI E.NEG pumps: Sorption mechanisms and applications[C]//Proceedings of the 2017 CERN-Accelerator-School course on Vacuum for Particle Accelerators. Glumslöv, Sweden, 2017. [19] 陈千睿, 魏萌萌, 卢耀文, 等. 非蒸散型吸气剂泵(NEG)对N2气的抽气特性研究[J]. 真空科学与技术学报, 2023, 43(2): 79-83. [20] 达道安. 真空设计手册[M]. 3版. 北京:国防工业出版社, 2004: 1240-1244. |
[1] | 张红星, 眭霄翔, 王海军, 刘中华, 陈怀东, 张海峰. 凝汽器管道壁面泄漏流场数值模拟研究[J]. 真空, 2023, 60(6): 15-21. |
[2] | 周军, 曹曾, 曹诚志, 黄向玫, 高霄雁, 胡毅. HL-2M装置质谱测量的初步结果*[J]. 真空, 2022, 59(3): 68-73. |
[3] | 刘顺明, 宋 洪, 董海义, 关玉慧, 刘盛画. 四极质谱在漂移管直线加速器上的应用[J]. 真空, 2018, 55(6): 5-9. |
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