摘要：基于蒙特卡罗模拟软件FLUKA和有限元软件COMSOL对大连先进光源(DALS)束流垃圾桶的设计进行了初步研究。采用FLUKA软件进行了束流垃圾桶和主体建筑的建模,理论公式和模拟计算保证径向和轴向束流垃圾桶沉积能量在99%以上,计算中引入减方差技巧,降低计算结果的统计误差,相应的计算结果的误差在5%以内。同时计算给出侧墙和顶板位置的辐射剂量率的大小,侧墙两边的剂量率大小分别为1.84μSv/h和1.15μSv/h,顶板位置处的剂量率大小约为1.14μSv/h,保证了工作人员的安全与健康。利用COMSOL软件计算束流入射情况下束流垃圾桶的温度分布和热应力的大小,得到稳态情况下束流垃圾桶的最高温度为55.1℃,最大热应力大小为54.5 MPa,小于材料的熔点和屈服强度,保证束流垃圾桶在装置运行过程中的稳定性。

摘要：深圳中能高重频X射线自由电子激光(S3FEL)将建设成为全球唯一软X射线波段的高重频自由电子激光。废束桶是S3FEL装置的重要设备,在系统调束中发挥着重要作用。废束桶束窗是废束桶的重要组成部件,用于隔离和保护加速器超高真空环境。本文对几种常用的废束桶束窗材料进行了对比分析,最终选择铍作为束窗的材料,并依此设计了一种带有水冷结构的束窗。通过蒙特卡罗方法计算得到不同厚度束窗的沉积功率,采用有限元分析方法对不同厚度的束窗进行热结构计算与分析,得到厚度为1.6 mm的水冷铍窗效果最佳,其最大温度为121.6℃,低真空为1 Pa时的最大应力与中心变形分别为198.7 MPa和0.00082 mm,低真空为101325 Pa时的最大应力与中心变形分别为204.2 MPa和0.097 mm,结果均满足使用要求。此研究为S3FEL的废束桶束窗设计提供了重要的理论依据。