高能物理研究所射頻超導與低溫研究中心(加速器中心)和北京高能銳新科技有限責任公司工程技術人員經(jīng)過兩年多的聯(lián)合持續(xù)攻關,自主研發(fā)了CiADS質子加速器和中國散裂中子源二期升級項目的核心設備之一——雙Spoke超導腔,攻克并掌握了包括超導腔物理設計、加工工藝、表面處理及測試技術在內(nèi)的核心技術。2019年12月底,325 MHz雙Spoke超導腔樣腔研制攻關圓滿結束。
325 MHz雙Spoke超導腔在2K垂直測試下加速梯度Eacc達到14.8 MV/m,對應Q0為1.16×1010,且對應峰值磁場最高達129mT,這一成果已是目前國際上雙Spoke超導腔性能的最高水平。本次垂測的結果顯示,在中國散裂中子源二期項目當前的初步設計方案中,雙Spoke腔的設計運行梯度為7.3MV/m,并且在該梯度下Q0為2.3×1010且無明顯輻射劑量,完全滿足散裂二期項目的需求。
針對減小Ep/Eacc,雙Spoke超導腔在設計時進行了優(yōu)化,其可以在最大程度上減小運行時發(fā)生場致發(fā)射的風險;此外,科研人員在腔上還設置了100mm的大口徑清洗口,創(chuàng)新性地使用了彎轉耦合口設計,保證了充分的焊后表面處理和高壓水清洗,以及避免了在超導腔水平測試和運行時,耦合器的陶瓷窗由于場致發(fā)射電子沉積擊穿而損壞。值得一提的是,該腔在采用了滾磨拋光的后處理工藝后,有效提高了腔的品質因數(shù),這也是在國際上首次將滾拋工藝應用于半波長型超導腔。
雙Spoke超導腔的研制成功,是質子超導加速腔研發(fā)的又一重要進展,它為CiADS項目和中國散裂中子源二期升級項目奠定了十分重要的基礎。
325 MHz 雙Spoke超導腔垂直測試結果
雙Spoke超導腔
即將進入杜瓦進行垂測的雙Spoke腔 |