[发明专利]一种清洗超导腔的装置及清洗方法

说明书

本发明涉及一种清洗超导腔的装置及清洗方法，所述装置包括立式超声波发生槽和超导腔进/排液管路，其中，所述立式超声波发生槽包括槽体和超声振子，所述槽体为立式可封闭槽，所述槽体内部适于容纳所述超导腔，所述槽体的外表面布有所述超声振子，所述槽体设有超导腔管路接口；所述超导腔进/排液管路包括进液管路和排液管路，所述进液管路和排液管路分别通过所述超导腔管路接口与所述超导腔连接。本发明可实现对各类超导腔安全、可靠、无死角、无风险的清洗，并可降低设备采购和运行维护成本。

技术领域

本发明涉及超导腔清洗技术领域，具体涉及一种清洗超导腔的装置及清洗方法。

背景技术

当前国际上强流高占空比粒子加速器全部都是超导加速器，其核心加速单元是超导腔。超导腔由超导材料制成(如纯铌腔)，或者是在非超导基底腔体(如铜腔)上采用物理或化学的方式镀上一层(微米量级)超导材料制成(如铜镀铌腔、铜镀铅腔等)。影响超导腔性能的主要因素是Multipacting(次级电子发射)、热失超和场致发射。其中，Multipacting主要跟腔体结构有关，可以通过优化腔体结构设计来改善，也跟腔体内表面的洁净度有关；而场致发射主要是由超导腔内表面的粗糙度和洁净度来决定，因此超导腔对内表面的粗糙度和洁净度有着极高的要求。在超导腔内表面粗糙度(受限于处理工艺水平)一定的情况下，内表面的洁净度状况直接决定了超导腔的性能。

超导腔后处理工艺主要有超声波清洗除油、缓冲化学抛光或电化学抛光、高温退火除氢、高压超纯水冲洗等。超导腔后处理的最后一步是对内表面缓冲化学抛光后的腔体进行冲洗，目的是清除腔体内表面附着的各种杂质和颗粒，通常采用高压超纯水冲洗的方法来实现。高压超纯水冲洗是将常压的超纯水经过高压隔膜泵升压至几十到上百个大气压后，通过喷杆喷头将水柱喷向超导腔表面，达到清洗的目的。而喷杆长时间运行后稳定性会大大降低，同时在腔体内极小空间来回穿梭运行也极易碰到腔体表面而可能造成损伤表面事故，同时对于一些内部结构复杂的超导腔，高压超纯水不能有效地对所有部位进行清洗。此外，清洗水压的升高需要采用高品质的高压隔膜泵，它的使用使采购和运行维护成本大为增加。

因此，为了避免超导腔内表面清洗采用喷杆式高压超纯水清洗的风险，有必要提出一种新的清洗技术，以实现对各类超导腔安全、可靠、无死角、无风险的清洗，并降低设备采购和运行维护成本。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种清洗超导腔的装置及清洗方法，以能够对各类超导腔安全、可靠、无死角、无风险的清洗，并降低设备采购和运行维护成本。

本发明首先提出一种清洗超导腔的装置，所述装置包括立式超声波发生槽和超导腔进/排液管路，其中，所述立式超声波发生槽包括槽体和超声振子，所述槽体为立式可封闭槽，所述槽体内部适于容纳所述超导腔，所述槽体的外表面布有所述超声振子，所述槽体设有超导腔管路接口；所述超导腔进/排液管路包括进液管路和排液管路，所述进液管路和排液管路分别通过所述超导腔管路接口与所述超导腔连接。

本发明上述技术方案采用一种无喷杆、超声波常压的运行方式对超导腔进行清洗，将超导腔放入立式槽体内，可在槽体内注入液体，槽体外施加超声波，进而槽体内的液体将超声波传递至超导腔，而同时在超导腔内注入清洗液体，并且从上至下对超导腔内表面进行清洗，该种清洗在超声波作用下进行，因而可实现对各类超导腔安全、可靠、无死角、无风险的清洗，并可降低设备采购和运行维护成本。

根据本发明的一种实施方式，所述进液管路设有第一连接法兰、进液阀和放空阀，所述第一连接法兰在所述超导腔管路接口处以与所述超导腔连接，所述放空阀设于所述第一连接法兰和所述进液阀之间。

根据本发明的一种实施方式，所述进液管路还设有液位监视元件，该液位监视元件设于所述放空阀附近。

根据本发明的一种实施方式，所述排液管路设有第二连接法兰和流量控制阀，所述第二连接法兰在所述超导腔管路接口处以与所述超导腔连接，所述流量控制阀设于所述第二连接法兰下游。