射頻四極（RFQ）加速器在運(yùn)行時(shí),真空腔中的微波和束流在腔壁上的熱損耗會(huì)使腔體溫度升高,產(chǎn)生形變和應(yīng)力,從而改變腔體諧振頻率,影響其正常工作。特別地,在CW模式下,RFQ加速器的熱損耗更高,諧振頻率改變也更大。因此,有必要去設(shè)計(jì)水冷系統(tǒng)來(lái)降低腔體溫度,并穩(wěn)定諧振頻率。本論文根據(jù)過(guò)去人們對(duì)RFQ的水冷設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)以及自身對(duì)CW RFQ水冷設(shè)計(jì)的探索,總結(jié)了利用有限元分析軟件對(duì)CW RFQ加速器進(jìn)行水冷設(shè)計(jì)的方法和流程。包括:估算水冷參數(shù)、確定分析模型、制定網(wǎng)格劃分方案、初定水冷方案、通過(guò)小段模型的熱分析修正水冷設(shè)計(jì)、通過(guò)分段模型完成水冷設(shè)計(jì)、整合結(jié)果并給出調(diào)諧方案等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,改進(jìn)了水冷參數(shù)的估算方法,制定了操作性強(qiáng)的水冷管道位置設(shè)計(jì)原則和技巧,完善了CW RFQ水冷調(diào)諧的方案并通過(guò)模擬計(jì)算進(jìn)行了驗(yàn)證。作為CW RFQ加速器水冷設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)例,論文展示了美國(guó)MSU FRIB RFQ加速器的水冷設(shè)計(jì)結(jié)果。在最終的水冷設(shè)計(jì)下,FRIB RFQ加速器共有118路水冷通道,水管半徑為5 mm（底切段的翼管為10 mm）,翼管水速1.4 m/s（底切段翼管為1.6 m/s）,其他水冷水速1.0 ... 

【文章來(lái)源】：清華大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

RFQ加速原理圖

RFQ結(jié)構(gòu)示意圖

文所涉及的水冷設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是四翼型 RFQ 加速器。MSU FRIB RFQ 加速器同位素粒子束裝置（FRIB）是由美國(guó)能源部的科學(xué)辦公室（the Dy Office of Science，DOE-SC）籌資、美國(guó)密西根州立大學(xué)（MS行的用于核科學(xué)研究的設(shè)施。FRIB 將會(huì)產(chǎn)生自然界已經(jīng)消失的有同位素的強(qiáng)束流，使得科學(xué)家們能夠更深入地了解核子物理基本相互作用以及這些科學(xué)在社會(huì)中的應(yīng)用。作為執(zhí)行稀有同加速器，F(xiàn)RIB 項(xiàng)目給科學(xué)家們提供了一個(gè)解析核子結(jié)構(gòu)、探尋程的重要平臺(tái)。FRIB 于 2008 年 12 月立項(xiàng)，將于 2022 年 6 月計(jì)總耗資將達(dá)到 7.3 億美元[5]。 FRIB RFQ 的模型如圖 1.3[6]所示。其在FRIB前端的位置如圖1Q 加速器 全長(zhǎng)約 5 m，半徑約 47 cm。模型除了主腔體（共 5 蘭、二極桿、調(diào)諧器、真空口等部件。


本文編號(hào)：3429514