100 MeV强流质子回旋加速器超高真空系统研制

中国原子能科学研究院建成了一台强流质子回旋加速器,其引出能量为100 MeV,流强为200μA。为减小粒子加速时束流损失的目的,其粒子加速腔内工作真空度要求为6.7×10^(-6) Pa。由于是紧凑型加速器结构,该加速器能提供给真空系统利用的通路有限,为此主真空系统设计为内置式低温冷板结合商业低温泵的排气方案以增加系统整体的抽气能力。设计、加工完成的真空系统已成功应用于100 MeV强流质子回旋加速器上,为加速器的束流调试和正常供束提供了有利的保障。

中型空间环境模拟器真空系统的设计与模拟

探讨了用于舱外航天服性能实验的中型空间环境模拟器真空系统的设计和模拟。通过对低温泵的真空度及其抽速与液氦低温板温度的关系进行模拟,验证了真空系统设计的合理性。对中型环境模拟系统预冷采用开放式液氮以简化系统结构;对系统的主要部件液氦低温板和辐射挡板进行了构造分析和热负荷计算;分析了液氦低温板的凝结层对低温泵性能的影响。通过对液氦低温板温度场进行模拟及分析,对液氦低温冷凝面进行了优化设计与性能验证。通过对航天员氧消耗量的分析合理估算了航天员自身代谢产热,据此确定了中型空间环境模拟系统热负荷及液氦供应量。

CYCIAE-100回旋加速器低温冷板参数的蒙特卡罗模拟

基于气体分子运动理论建立了气体分子与低温冷板的碰撞模型,用蒙特卡罗方法模拟了放置在CYCIAE-100回旋加速器主磁铁谷区的低温冷板粘附概率、传输概率等参数,并计算其捕获系数。根据模拟计算结果设计加工了低温冷板及其性能测试罩,对低温冷板的抽速性能进行测试。抽速测试结果表明,用蒙特卡罗方法模拟的低温冷板参数与测试结果符合较好,相对误差为2%。

CYCIAE-100紧凑型回旋加速器低温板排气系统理论和实验研究

根据CYCIAE-100紧凑型回旋加速器的结构特点,设计了一套大抽速低温板排气系统,插入到CYCIAE-100紧凑型回旋加速器主磁铁谷区中,该套排气系统将使CYCIAE-100紧凑型回旋加速器加速腔内真空度好于5×10^(-6) Pa。目前该套低温板排气系统已设计完成,用Monte-Carlo方法对其进行了优化,并进行了加工、安装和初步调试,调试时低温冷板上温度达19K,CYCIAE-100紧凑型回旋加速器加速腔内真空度达到8×10^(-6) Pa。

插入式低温冷板模拟抽气系统设计和实验

本文根据北京放射性核素装置(BRIF)-100 Me V紧凑型回旋加速器主真空特点,设计了一套插入式低温冷板模拟抽气系统。该插入式低温冷板抽气系统的设计抽速为15 000 l/s,包括两块冷板片,挡板,半开半闭屏蔽罩,及两套制冷机,制冷机一级功率83W@80K,二级功率7.5W@20K。抽速和极限压力测试采用定压法,测试了不带活性炭和带活性炭不同情况下的抽速及对不同气体的抽速。不带活性炭平均抽速14 500 l/s;带有活性炭平均抽速为16 000 l/s,冷板对氮气和氢气的平均抽速分别为16 000 l/s和12 000 l/s。本文还对极限压强、容量、降温时间等低温冷板的性能参数进行了测试,测试结果表明该套模拟抽气系统极限压力可达5.8E-6Pa,抽速16 000 l/s,可在此基础上进行100 Me V回旋加速器主真空低温抽气系统的设计。

实验低温冷板抽气装置性能测试及分析

本文详细介绍了放置在100 MeV强流紧凑型回旋加速器主磁铁谷区的实验低温冷板抽气装置的设计,并加工了实验低温冷板性能测试罩,对实验低温冷板内置及外置情况下的抽气参数如抽速、极限压力、抽气容量等参数进行了测试,并对两种不同情况下的测试结果进行了分析比较。结果表明,内置抽速为外置抽速的2.67倍,外置极限真空为内置极限真空的2.75倍,结合100 MeV强流紧凑型回旋加速器的实际情况,100 MeV低温板系统的理论抽速与入口综合流导之比应满足1.1倍工程设计要求。