本文關(guān)鍵詞：極低β超導(dǎo)CH腔體的物理和實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：強(qiáng)流質(zhì)子加速器驅(qū)動(dòng)的裂變和嬗變裝置(ADS)是實(shí)現(xiàn)潔凈裂變核能的有效途徑之一。目前,國(guó)際上的趨勢(shì)是在常溫低能RFQ之后實(shí)現(xiàn)全超導(dǎo)加速。但是在極低beta段,目前還沒(méi)有成熟的腔體類型選擇。超導(dǎo)CH腔體在低beta時(shí)真實(shí)加速梯度高(是spoke腔的幾倍),并且機(jī)械結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,將是連接低能RFQ和中能超導(dǎo)段的最佳選擇。但超導(dǎo)CH腔體的設(shè)計(jì),高純鈮腔成形、焊接、清洗,高功率饋送等都存在關(guān)鍵物理問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)需要解決。開(kāi)展超導(dǎo)CH腔體的研制將為我國(guó)全超導(dǎo)ADS加速器極低beta段的加速提供解決方案。論文針對(duì)超導(dǎo)CH的工作分為如下兩個(gè)階段:首先設(shè)計(jì)、建造和測(cè)試了頻率162.5MHz,beta為0.065的CH銅模型腔體,對(duì)超導(dǎo)CH腔體完整設(shè)計(jì)流程和加工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)性的驗(yàn)證。在銅模型腔體平臺(tái)對(duì)CH腔體的電磁特性、調(diào)諧、耦合和加速場(chǎng)平整性進(jìn)行了詳細(xì)研究,并根據(jù)CH腔體的特點(diǎn)分別提出了針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案。完成了頻率162.5MHz,beta為0.067超導(dǎo)CH腔體的優(yōu)化設(shè)計(jì)、建造、表面處理,并在4K低溫下對(duì)腔體進(jìn)行了測(cè)試,腔體加速梯度和品質(zhì)因數(shù)遠(yuǎn)超ADS加速器要求的技術(shù)指標(biāo)。在設(shè)計(jì)中優(yōu)化腔體的結(jié)構(gòu)著力降低最大表面場(chǎng),提高了腔體的性能和潛力。進(jìn)行機(jī)械與高頻耦合分析,確定最終加筋方案。鈮腔體由沖壓,機(jī)械加工和真空電子束焊接等多道工序加工完成。為提高超導(dǎo)CH腔體的性能,對(duì)腔體進(jìn)行了超聲波清洗,重度緩釋化學(xué)拋光BCP,800度真空爐退火除氫,輕度緩釋化學(xué)拋光,超純水高壓沖洗HPR,超凈間裝配,120度低溫烘烤和加裝磁屏蔽桶等表面處理工序。最終使得腔體測(cè)試達(dá)到了61 MV/m最大峰值電場(chǎng),品質(zhì)因數(shù)Q0好于1.5×109的結(jié)果。相應(yīng)的加速梯度為11 MV/m,加速電壓為4.1MV。
【關(guān)鍵詞】：超導(dǎo) 直線加速器 腔體 CH ADS
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（近代物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O511.3
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 引言12-28
• 1.1 超導(dǎo)CH型腔體研究的動(dòng)機(jī)12-25
• 1.1.1 超導(dǎo)直線加速器的研究前沿12-15
• 1.1.2 超導(dǎo)腔體的發(fā)展趨勢(shì)15-19
• 1.1.3 超導(dǎo)CH腔體的發(fā)展現(xiàn)狀19-22
• 1.1.4 中國(guó)發(fā)展超導(dǎo)CH腔體的現(xiàn)實(shí)需求22-25
• 1.2 論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)25-27
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)27-28
• 第二章 基礎(chǔ)理論28-40
• 2.1 超導(dǎo)腔體理論28-36
• 2.1.1 超導(dǎo)特性28-33
• 2.1.2 超導(dǎo)腔體基礎(chǔ)33-36
• 2.2 超導(dǎo)CH腔體電磁基礎(chǔ)36-40
• 第三章 超導(dǎo)CH腔體基礎(chǔ)問(wèn)題研究40-63
• 3.1 超導(dǎo)CH腔體的電磁問(wèn)題研究40-44
• 3.2 超導(dǎo)CH腔體的耦合器設(shè)計(jì)研究44-46
• 3.3 超導(dǎo)CH腔體的調(diào)諧器研究46-49
• 3.4 超導(dǎo)CH腔體的場(chǎng)調(diào)節(jié)研究49-55
• 3.5 CH銅模型腔體的加工55-60
• 3.6 CH銅模型腔體的測(cè)試研究60-63
• 第四章 超導(dǎo)CH腔體設(shè)計(jì)63-82
• 4.1 電磁設(shè)計(jì)63-74
• 4.1.1 模擬準(zhǔn)備63-65
• 4.1.2 超導(dǎo)CH腔體建模65-66
• 4.1.3 參數(shù)掃描66-72
• 4.1.4 超導(dǎo)CH腔體的優(yōu)化結(jié)果72-74
• 4.2 機(jī)械設(shè)計(jì)74-80
• 4.3 清洗口位置的設(shè)計(jì)80
• 4.4 二次電子倍增效應(yīng)80-82
• 第五章 超導(dǎo)CH腔體加工82-97
• 5.1 超導(dǎo)腔體加工工藝介紹82-83
• 5.2 超導(dǎo)CH腔體加工83-92
• 5.2.1 支撐桿加工83-87
• 5.2.2 大j的焊接成型87-88
• 5.2.3 外筒成型88-89
• 5.2.4 中間段組裝焊接89-90
• 5.2.5 端蓋的成型90-91
• 5.2.6 腔體整體焊接成型91-92
• 5.3 超導(dǎo)CH腔體加工后常規(guī)測(cè)試92-97
• 5.3.1 真空檢查92-93
• 5.3.2 小球微擾法測(cè)量軸向加速電場(chǎng)分布93-94
• 5.3.3 超導(dǎo)CH腔體耦合度測(cè)量94-97
• 第六章 超導(dǎo)CH腔體表面處理97-106
• 6.1 超導(dǎo)腔體表面后處理介紹97
• 6.2 超導(dǎo)CH腔體的超聲波清洗97-98
• 6.3 超導(dǎo)CH腔體的BCP重度刻蝕98-100
• 6.4 超導(dǎo)CH腔體的除氫烘烤100-101
• 6.5 超導(dǎo)CH腔體的BCP輕拋101
• 6.6 超導(dǎo)CH腔體的HPR101-103
• 6.7 超導(dǎo)CH腔體的超凈間裝配和低溫烘烤103-106
• 第七章 超導(dǎo)CH腔體測(cè)試106-113
• 7.1 超導(dǎo)腔體測(cè)試?yán)碚?/span>106-107
• 7.2 降溫過(guò)程107-108
• 7.3 測(cè)試過(guò)程108-110
• 7.4 測(cè)試結(jié)果分析110-113
• 第八章 結(jié)論與展望113-115
• 8.1 結(jié)論113-114
• 8.2 進(jìn)一步工作的方向114-115
• 參考文獻(xiàn)115-120
• 作者簡(jiǎn)介及發(fā)表文章120

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本文編號(hào)：456867