CSNSⅡ真空差分系统设计

CSNSⅡ加速器束流打靶功率从100 kW升级至500 kW,要求直线加速器平均束流功率从5 kW提高到25 kW,脉冲束流强度从12.5 mA提高到大于40 mA,这必然导致直线段常温腔压力上升。差分系统作为常温段与超导段之间的重要匹配单元,其真空系统设计可以大幅降低此区间的压力,同时减少低能差分系统末端的残余气体成分,有效避免常温腔气源对超导腔性能造成影响。目前,直线末端(DTL腔)动态真空约为2.0×10^(-6)Pa,而CSNSⅡ超导腔前后的低能差分系统(LEDP)和高能差分系统(HEDP)动态真空均要求≤5.0×10^(-8)Pa。针对该问题,本文对LEDP和HEDP真空系统进行了系统设计,并通过搭建模拟系统和实验验证了设计的合理性。结果表明,实验结果与模拟结果基本吻合,采用离子泵与NEG泵组合的方案,可以满足LEDP和HEDP的真空需求,并有效减少LEDP末端的残余气体成分。