中国散裂中子源RFQ的研制

《中国散裂中子源RFQ的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第38卷第l2期核技术Vo1．38，No．122015年12月NUCLEARTECHNIQUESDecember2015中国散裂中子源RFQ的研制肖永川1,2欧阳华甫，薛康佳，刘盛进，曹秀霞，吕永佳，黄涛，1(中国科学院高能物理研究所东莞分部东莞523803)2(东莞中子科学中心东莞523808)摘要中国散裂中子源研发了一台射频四极RFQ(RadioFrequencyQuadrupole)强流质子加速器。为保证RVQ顺利出束，对加工焊接阶段、RF调谐调场、高功率RF(RadioFrequency)老练过程

2、中出现的问题进行了分析，给出了解决办法，并进行了调束实验。三坐标测量测得RVQ精加工后的加工公差约在20m，RFQ腔体无载品质因子Qo大于7679，约为理论无载Q0值的80％。RFQ腔内RF电场分布的平整度好于2．5％，RVQ高功率RF老练入腔功率达到450kW，是理论腔耗390kW的1．15倍，且保持连续12h不打火。在RFO调束实验中，RFQ出口得到3MeV、28mA的负氢束流，满足中国散裂中子源的要求。关键词射频四极加速器，高功率RF老练，RF电场分布平整度，中国散裂中子源中图分类号TL53DOI：

3、10．118898．0253—3219．2015．hjs．38．120201中国散裂中子源(ChineseSpallationNeutron子伏量级，在低能大流强下束流的空间电荷效应将Source．CSNS)JJ~速器系统由81MeV直线加速器与导致束流发射度增长，造成束流在中高能段加速器1．6GeV快同步环加速器组成。CSNS射频四极加速中丢失。通常DTL的入口粒子能量在3MeV左右，器(RadioFrequencyQuadrupole，RFO)是位于离子源束流峰值在几十个毫安量级，空间电荷效应显著。3

4、53o与漂移管直线加速器(DriftTubeLinac，DTL)间重要因此从稳定性讲不宜采用高压倍加器作为预加速的低能加速结构。在RVQ出现以前，离子源后的低器。CSNSRFO加速器设计质子出口能量3．0MeV，能加速器通常用高压倍加器。例如中国科学院高能同时具有横向聚焦及纵向聚束、加速功能，可以有物理研究所建造的用于质子治癌的35MeV质子直效控制因空间电荷效应造成的发射度增长。CSNS线加速器离子源后的预加速器就是采用的高压倍加RVQ加速器工作频率为324MHz，设计的脉冲流强器，其能量为750keV

5、。高压倍加器优点是能量可40mA，R_VQ加速器的长度为3．62nl，约为工作波调，缺点是存在大气击穿阈值其能量很难做到兆电长的4倍，表1列出了CSNSRFO的主要设计参数。表1CSNSRVQ主要设计参数Table1CSNSRFQmaindesignedparameters．参数Parameters值Value频率Frequency／MHz注入能量Injectionenergy／keV出口能量Outputenergy／MeV脉冲流强Pulsedbeamcurrent／mA占空比Beamdutyfactor

6、／％电极长度Vanelength／m归一化均方根发射度Normalizedrootmeansquareemission／7~rflrrl·mrad极间电压Inter-vanevoltage／kV表面最大电场Maximumsurfacefield／MV·m-孔平均半径Averageradius／mm翼尖曲率Vanetipcurvature／ln／rl腔耗Cavitypowerdissipation／kWRFQ长度RFQLength／cm第一作者：肖永川，男，1983年出生，2009年于中国科学院高能物理研究

7、所获硕士学位，研究领域为加速器技术Firstauthor：XIAOYongchuan，male，bornin1983，graduatedandawardedthemaster’sde~eefromInstituteofHighEnergyPhysics，ChineseAcademyofSciences，researchareaisacceleratortechnology收稿日期：2015．09．02，修回日期：2015．11-03120201．1I肖永川等：中国散裂中子源RFQ的研制RFQ的射频耐压，影

8、响RVQ高功率射频老练；(3)因fa：iv／1．00275=324／1．000275=323．91(2)为采用的是氢炉钎焊，对无氧铜含氧要求比真空钎焊的要严格得多。一般来说，合格的国标Tu1或式中，fv、分别为IQ腔体在真空和大气状态下TU2无氧铜都能满足CSNSRFQ。尽管如此，加工的谐振频率；表示腔的等效电感；、Ca分别为焊接前的材料成分分析也是必须的。RFQ腔体在真空和大气状态下的等效电容；s、s分别为真空和大气的介电常