XiPAF重离子同步加速器超高真空系统设计

作     者：范永山 杜畅通 张化一 郑曙昕 姚红娟 邢庆子 王学武 闫逸花 王敏文 王忠明 FAN Yongshan;DU Changtong;ZHANG Huayi;ZHENG Shuxin;YAO Hongjuan;XING Qingzi;WANG Xuewu;YAN Yihua;WANG Minwen;WANG Zhongming

作者机构：清华大学粒子技术与辐射成像教育部重点实验室北京100084 清华大学先进辐射源及应用实验室北京100084 清华大学工程物理系北京100084 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室陕西西安710024 

基　　金：强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室专项经费资助项目(SKLIPR2102) 

出 版 物：《工程科学与技术》 (Advanced Engineering Sciences)

年 卷 期：2025年第57卷第1期

页      码：339-346页

摘      要：在重离子同步加速器运行过程中需要维持超高真空,降低束流与残余气体的碰撞概率,从而提高束流寿命。具体要求一般为:真空管道内的平均真空度达到超高真空度(10^(–10)Pa量级),并且管道内各处真空度均优于设计值。本文研究了重离子同步加速器中超高真空系统的实现方法,即使真空泵不能均匀分布在束线上,也可以实现真空管道内各处真空度均优于设计指标。采用的主要技术路线是,降低束流管道材料的比放气率,同时增大真空泵组的抽速。具体实施方案是:通过在真空管道内表面镀非蒸发型吸气剂(NEG)薄膜及高温烘烤真空管道降低束流管道材料的比放气率;设计使用大抽速钛升华泵(TSP)以增加真空泵抽速。其中,NEG镀膜技术既可以阻隔真空管道内壁的放气,又有吸气的效果,可以提高真空管道内各处的真空度。以上超高真空系统实现方法已应用于西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)重离子升级工程中的重离子同步加速器的真空系统设计。真空管道内表面的NEG薄膜的吸速为0.5 L/(s·cm^(2));在重离子同步加速器上配置36台钛升华泵,每台钛升华泵对氢气的有效抽气量为2200 L/s;应用Molflow+软件模拟XiPAF重离子同步加速器真空管道内部的真空度分布。通过设计优化,计算表明该加速器在运行时预计平均真空度可以小于5×10^(–10)Pa,沿环形管道各处的真空度也均小于5×10^(–10)Pa,满足同步环物理设计要求。

主 题 词：重离子同步加速器 超高真空系统 钛升华泵 比放气率 NEG薄膜 

学科分类：08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.15961/j.jsuese.202300277

馆 藏 号：203123302...