CW RFQ加速器水冷分析与设计

发布时间：2021-10-11 01:20

　　射频四极（RFQ）加速器在运行时,真空腔中的微波和束流在腔壁上的热损耗会使腔体温度升高,产生形变和应力,从而改变腔体谐振频率,影响其正常工作。特别地,在CW模式下,RFQ加速器的热损耗更高,谐振频率改变也更大。因此,有必要去设计水冷系统来降低腔体温度,并稳定谐振频率。本论文根据过去人们对RFQ的水冷设计的经验以及自身对CW RFQ水冷设计的探索,总结了利用有限元分析软件对CW RFQ加速器进行水冷设计的方法和流程。包括:估算水冷参数、确定分析模型、制定网格划分方案、初定水冷方案、通过小段模型的热分析修正水冷设计、通过分段模型完成水冷设计、整合结果并给出调谐方案等。在设计过程中,改进了水冷参数的估算方法,制定了操作性强的水冷管道位置设计原则和技巧,完善了CW RFQ水冷调谐的方案并通过模拟计算进行了验证。作为CW RFQ加速器水冷设计的一个实例,论文展示了美国MSU FRIB RFQ加速器的水冷设计结果。在最终的水冷设计下,FRIB RFQ加速器共有118路水冷通道,水管半径为5 mm（底切段的翼管为10 mm）,翼管水速1.4 m/s（底切段翼管为1.6 m/s）,其他水冷水速1.0 ... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

RFQ加速原理图

RFQ结构示意图

文所涉及的水冷设计主要针对的是四翼型 RFQ 加速器。MSU FRIB RFQ 加速器同位素粒子束装置（FRIB）是由美国能源部的科学办公室（the Dy Office of Science，DOE-SC）筹资、美国密西根州立大学（MS行的用于核科学研究的设施。FRIB 将会产生自然界已经消失的有同位素的强束流，使得科学家们能够更深入地了解核子物理基本相互作用以及这些科学在社会中的应用。作为执行稀有同加速器，FRIB 项目给科学家们提供了一个解析核子结构、探寻程的重要平台。FRIB 于 2008 年 12 月立项，将于 2022 年 6 月计总耗资将达到 7.3 亿美元[5]。 FRIB RFQ 的模型如图 1.3[6]所示。其在FRIB前端的位置如图1Q 加速器 全长约 5 m，半径约 47 cm。模型除了主腔体（共 5 兰、二极杆、调谐器、真空口等部件。


本文编号：3429514