连续波射频四级加速器水冷系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种连续波射频四级加速器水冷系统，翼片内设有水冷管路，翼片为分片结构，水冷管路呈盘盒蛇形开设于翼片的分片的对接面上，水冷管路周围开设焊料槽。本实用新型专利技术的优点是蛇形水冷管路相比于通透直线水冷管路体积增加，水冷透彻、效率高，解决了射频四级加速器在连续波运行下的散热问题，散热性得到大幅提升，能够更加精准地控制射频四级加速器的频率，保证束流稳定性，从而使加速性能得到有效的稳定和提高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种水冷系统，特别是一种连续波射频四级加速器水冷系统。
技术介绍
射频四极场(Radio Frequency Quadrupole, RFQ)加速器是一种能同时用其射频电场的径向分量进行聚焦和纵向分量进行加速、适用于从质子到铀离子等各种低速带电粒子的高效直线加速结构。它集匹配、成形、聚束和加速等多种功能于一身，可直接接受从离子源引出的低速强流连续束流，并以极高的俘获效率和较低的发射度增长把粒子加速到每核子几个MeV的能量。另外，由于体积小巧和使用方便等优点，RFQ加速器不管作为大型加速器的注入装置还是作为独立使用的设备都极具研究和实用价值。近年来，国内外对于散裂中子源、加速器驱动洁净核能源和其它高功率质子束所呈现的广泛兴趣，以及由此引起的对强流、高功率质子加速器的迫切要求，更对用作它们前级加速结构的射频四级加速器提出了种种新的要求，特别是对射频四级加速器能在高占空t匕、甚至在连续波工作状态下加速强流质子束，对其运行的稳定性和可靠性提出了空前严格的要求。射频四级加速器在运行过程中产生的大量热会引起加速器的频率漂移，因此冷却结构是保证它稳定运行的前提，目前的常温射频四级加速器都采用水冷的方式，水冷具有两方面作用，首先它可以把射频场发热带走，维持射频四级加速器腔的热稳定性且限制了腔体形变幅度；其次，当射频四级加速器失谐时，它还可以用来进行调谐而不影响射频场分布。附图1是脉冲射频四级加速器其翼片剖视图，显示了水冷系统，常温射频四级加速器的水冷系统一般由翼片上的一根或数根通透直线水冷管路组成，该结构会导致以下两个问题:1、翼片散热不均匀，靠近水冷管路的地方最先得到冷却；2、在连续波状态下，翼片和整个射频四级加速器的温度不能有效精确控制，结果面临的应用困难是其冷却问题和由于温度变化引起的频率飘逸。为了解决这两个问题，国内外的研究机构把精力集中于多开几根通透直线水冷管路且在开通位置上进行优化。1980年，Los Alamos国家实验室在其射频四级加速器系统的铜腔上，每个电极开了一个水冷管路。随后，他们建议的ADS系统工作于连续波状态下，为了检验系统的可行性，他们制成了一台低能示范加速器，在低能示范加速器系统中，为了使射频四级加速器腔的电极得到良好的冷却，每节腔的四翼电极上都有6个水冷管路，腔的调谐通过控制冷却水的水温来实现。韩国原子能研究院PEFP研究项目组研制的射频四级加速器工作于脉冲模式下，内部开了一个水冷管路。中国科学院高能物理研究所通过ANSYS程序设计了用于中国散裂中子源射频四级加速器的水冷管路的位置、尺寸、流量等基本参数，最后确定了用5个水冷管路来保证高功率运行下腔体的热变形得以有效控制，该射频四级加速器工作于脉冲模式；运行在连续波状态下的射频四级加速器，产生的热量明显增力口，中国洁净核能源用射频四级加速器工作于连续波模式，仍然采用5个水冷管路来保证电极翼片的热稳定性。连续波射频四级加速器运行过程中产生的热量远高于脉冲射频四级加速器，而散热性的好坏会直接影响射频四级加速器的工作稳定性。如果单靠增加水冷管路的数目来保证散热性，可能不能满足冷却要求，而且可能带来加工困难和随之而来有可能产生的系统漏水问题，且使得外围配套设备复杂化。
技术实现思路
技术目的:针对上述问题，本技术的目的是提供一种解决连续波射频四级加速器散热问题的水冷系统。技术方案:一种连续波射频四级加速器水冷系统，翼片内设有水冷管路，所述翼片为分片结构，所述水冷管路呈盘盒蛇形开设于所述翼片的分片的对接面上，所述水冷管路周围开设焊料槽。所述水冷管路沿所述翼片长度方向分段开设，每段的进口和出口分别引出。所述水冷管路在所述分片的对接面上开设的位置、形状相对应。有益效果:与现有技术相比，本技术的优点是蛇形水冷管路相比于通透直线水冷管路体积增加，水冷透彻、效率高，解决了射频四级加速器在连续波运行下的散热问题，散热性得到大幅提升，能够更加精准地控制射频四级加速器的频率，保证束流稳定性，从而使加速性能得到有效的稳定和提闻。附图说明图1为脉冲射频四级加速器其翼片剖视图；图2为本技术翼片的分片立体结构示意图；图3为本技术中对整体翼片线切割成两片的切割位置示意图；图4为本技术翼片外部结构示意图；图5为本技术翼片的主视透视图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如附图2、4、5所示，一种连续波射频四级加速器水冷系统，作为电极的翼片内设有水冷管路1，该翼片为分片结构，水冷管路I开设于翼片的分片2的对接面3上。水冷管路I在对接面3上呈盘盒蛇形开设，且沿翼片长度方向分设多段，每段的进口 5和出口 6分别引出，该分设段数和每段蛇形管中冷却水流动的方向在具体应用中按相关的优化设计方法确定，附图中所示为3段。水冷管路I可以在一片分片上开设，也可以在两片分片上均开设，在两片分片上均开设时，注意开设的位置、形状相对应，保证两片分片对合时形成一致的水冷管路。水冷管路I周围开设焊料槽4。下表所列为直管和蛇形管冷却流量的对比关系:权利要求1.一种连续波射频四级加速器水冷系统，翼片内设有水冷管路(1)，其特征在于:所述翼片为分片结构，所述水冷管路(I)呈盘盒蛇形开设于所述翼片的分片(2)的对接面(3)上，所述水冷管路(I)周围开设焊料槽(4 )。2.根据权利要求1所述的连续波射频四级加速器水冷系统，其特征在于:所述水冷管路(I)沿所述翼片长度方向分段开设，每段的进口(5)和出口(6)分别引出。3.根据权利要求1所述的连续波射频四级加速器水冷系统，其特征在于:所述水冷管路(I)在所述分片(2)的对接面(3)上开设的位置、形状相对应。专利摘要本技术公开了一种连续波射频四级加速器水冷系统，翼片内设有水冷管路，翼片为分片结构，水冷管路呈盘盒蛇形开设于翼片的分片的对接面上，水冷管路周围开设焊料槽。本技术的优点是蛇形水冷管路相比于通透直线水冷管路体积增加，水冷透彻、效率高，解决了射频四级加速器在连续波运行下的散热问题，散热性得到大幅提升，能够更加精准地控制射频四级加速器的频率，保证束流稳定性，从而使加速性能得到有效的稳定和提高。文档编号H05H7/00GK203027589SQ20122070779公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日专利技术者张力平, 孙安, 薛培培, 刘克 申请人:长安大学, 江苏德佐电子科技有限公司, 江苏安德信超导加速器科技有限公司, 南京大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续波射频四级加速器水冷系统，翼片内设有水冷管路（1），其特征在于：所述翼片为分片结构，所述水冷管路（1）呈盘盒蛇形开设于所述翼片的分片（2）的对接面（3）上，所述水冷管路（1）周围开设焊料槽（4）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张力平，孙安，薛培培，刘克，
申请(专利权)人：长安大学，江苏德佐电子科技有限公司，江苏安德信超导加速器科技有限公司，南京大学，
类型：实用新型
国别省市：