[00143840]ADS高梯度beta=0.4轮辐型超导腔研制

本课题属于中国科学院先导专项A类五个项目之一“质子直线加速器”项目中重点攻关系统之一,其目标是研制超导直线加速器10～50MeV段轮辐型Spoke超导腔。随着课题研究的开展,本课题取得以下成果： 1、完成Spoke超导腔完整的物理设计、结构设计和工艺设计; 2、攻克Spoke超导腔加工制造的关键工艺技术难点,形成批量生产的工艺路线,同时不断改进和探索Spoke超导腔制造和加工新的方法; 3、完善Spoke超导腔表面处理和缺陷诊断的系统,完成Spoke超导腔的垂直测试以及高功率水平测试。Spoke超导腔是10～50MeV加速段的主要核心部件,其结构复杂,加工要求非常高,尤其要求苛刻的表面处理流程以及有效的故障诊断与处理手段。Spoke超导腔应用于实际的加速器中具有极大的自主创新性和技术挑战性,此课题的开展和完成大幅提升国内相关工业技术水平,有力推动国内制造技术和焊接工艺的发展,在国际上率先将Spoke超导腔实际应用于实际加速器中。 在参考国外实验室Spoke超导腔的制造工艺基础上,进行了以下的改进探索：第一,改进了部件的成型方案,减少了部件数量,尤其减少了辅助支撑结构,使电子束焊缝的数量从国外制造的60道减少至23道,因而不仅减少焊接费用,缩短了制造工期,而且由于焊缝的减少也大大降低了产品存在缺陷的几率,提高产品的合格率;第二,改进了焊接方案,为了保证内表面焊缝的质量,所有焊缝做到了从内表面进行焊接,并且所有焊缝焊接后能够进行手工打磨,从而保证了焊接处材料的高纯度和表面的平整;第三,改进了铌腔与外部液氦槽焊接和调谐器连接的接口,更便于液氦槽的焊接和调谐器的安装。 ADS主加速器研制的beta=0.40的Spoke超导腔在2K温度下进行了测试,其最大表面磁场Bpeak达到143mT,Q0=2.17E9,大大超过了设计指标（Bpeak=65mT@2K）,处于目前国际上半波长低beta（HWR和Spoke）腔型的领先水平。Spoke040腔性能大幅提升为十二五项目加速器驱动的嬗变研究装置（CIADS）主加速器的研制奠定了重要基础。目前Spoke超导腔的制造工艺稳定,达到了今后批量生产的要求,可以转移技术进行工业化的生产。