本文關鍵詞：極低β超導CH腔體的物理和實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：強流質(zhì)子加速器驅(qū)動的裂變和嬗變裝置(ADS)是實現(xiàn)潔凈裂變核能的有效途徑之一。目前,國際上的趨勢是在常溫低能RFQ之后實現(xiàn)全超導加速。但是在極低beta段,目前還沒有成熟的腔體類型選擇。超導CH腔體在低beta時真實加速梯度高(是spoke腔的幾倍),并且機械結構比較穩(wěn)定,將是連接低能RFQ和中能超導段的最佳選擇。但超導CH腔體的設計,高純鈮腔成形、焊接、清洗,高功率饋送等都存在關鍵物理問題和技術難點需要解決。開展超導CH腔體的研制將為我國全超導ADS加速器極低beta段的加速提供解決方案。論文針對超導CH的工作分為如下兩個階段:首先設計、建造和測試了頻率162.5MHz,beta為0.065的CH銅模型腔體,對超導CH腔體完整設計流程和加工工藝進行了系統(tǒng)性的驗證。在銅模型腔體平臺對CH腔體的電磁特性、調(diào)諧、耦合和加速場平整性進行了詳細研究,并根據(jù)CH腔體的特點分別提出了針對性的設計方案。完成了頻率162.5MHz,beta為0.067超導CH腔體的優(yōu)化設計、建造、表面處理,并在4K低溫下對腔體進行了測試,腔體加速梯度和品質(zhì)因數(shù)遠超ADS加速器要求的技術指標。在設計中優(yōu)化腔體的結構著力降低最大表面場,提高了腔體的性能和潛力。進行機械與高頻耦合分析,確定最終加筋方案。鈮腔體由沖壓,機械加工和真空電子束焊接等多道工序加工完成。為提高超導CH腔體的性能,對腔體進行了超聲波清洗,重度緩釋化學拋光BCP,800度真空爐退火除氫,輕度緩釋化學拋光,超純水高壓沖洗HPR,超凈間裝配,120度低溫烘烤和加裝磁屏蔽桶等表面處理工序。最終使得腔體測試達到了61 MV/m最大峰值電場,品質(zhì)因數(shù)Q0好于1.5×109的結果。相應的加速梯度為11 MV/m,加速電壓為4.1MV。
【關鍵詞】：超導 直線加速器 腔體 CH ADS
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（近代物理研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O511.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 引言12-28
• 1.1 超導CH型腔體研究的動機12-25
• 1.1.1 超導直線加速器的研究前沿12-15
• 1.1.2 超導腔體的發(fā)展趨勢15-19
• 1.1.3 超導CH腔體的發(fā)展現(xiàn)狀19-22
• 1.1.4 中國發(fā)展超導CH腔體的現(xiàn)實需求22-25
• 1.2 論文的主要工作和創(chuàng)新點25-27
• 1.3 論文組織結構27-28
• 第二章 基礎理論28-40
• 2.1 超導腔體理論28-36
• 2.1.1 超導特性28-33
• 2.1.2 超導腔體基礎33-36
• 2.2 超導CH腔體電磁基礎36-40
• 第三章 超導CH腔體基礎問題研究40-63
• 3.1 超導CH腔體的電磁問題研究40-44
• 3.2 超導CH腔體的耦合器設計研究44-46
• 3.3 超導CH腔體的調(diào)諧器研究46-49
• 3.4 超導CH腔體的場調(diào)節(jié)研究49-55
• 3.5 CH銅模型腔體的加工55-60
• 3.6 CH銅模型腔體的測試研究60-63
• 第四章 超導CH腔體設計63-82
• 4.1 電磁設計63-74
• 4.1.1 模擬準備63-65
• 4.1.2 超導CH腔體建模65-66
• 4.1.3 參數(shù)掃描66-72
• 4.1.4 超導CH腔體的優(yōu)化結果72-74
• 4.2 機械設計74-80
• 4.3 清洗口位置的設計80
• 4.4 二次電子倍增效應80-82
• 第五章 超導CH腔體加工82-97
• 5.1 超導腔體加工工藝介紹82-83
• 5.2 超導CH腔體加工83-92
• 5.2.1 支撐桿加工83-87
• 5.2.2 大j的焊接成型87-88
• 5.2.3 外筒成型88-89
• 5.2.4 中間段組裝焊接89-90
• 5.2.5 端蓋的成型90-91
• 5.2.6 腔體整體焊接成型91-92
• 5.3 超導CH腔體加工后常規(guī)測試92-97
• 5.3.1 真空檢查92-93
• 5.3.2 小球微擾法測量軸向加速電場分布93-94
• 5.3.3 超導CH腔體耦合度測量94-97
• 第六章 超導CH腔體表面處理97-106
• 6.1 超導腔體表面后處理介紹97
• 6.2 超導CH腔體的超聲波清洗97-98
• 6.3 超導CH腔體的BCP重度刻蝕98-100
• 6.4 超導CH腔體的除氫烘烤100-101
• 6.5 超導CH腔體的BCP輕拋101
• 6.6 超導CH腔體的HPR101-103
• 6.7 超導CH腔體的超凈間裝配和低溫烘烤103-106
• 第七章 超導CH腔體測試106-113
• 7.1 超導腔體測試理論106-107
• 7.2 降溫過程107-108
• 7.3 測試過程108-110
• 7.4 測試結果分析110-113
• 第八章 結論與展望113-115
• 8.1 結論113-114
• 8.2 進一步工作的方向114-115
• 參考文獻115-120
• 作者簡介及發(fā)表文章120

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本文編號：456867