[发明专利]一种便于实时监控维护的RFQ供水系统

说明书

本发明涉及加速器技术领域，尤指一种便于实时监控维护的RFQ供水系统；所述的供水系统包括安装支架、水循环系统和实时监控系统，所述的安装支架安装在RFQ加速器腔体上方，水循环系统和实时监控系统安装在安装支架上；结构上采用供水系统与腔体明显分离的形式，供水系统完全位于腔体上方，与腔体之间除软管连接外，有很大的间隙，使得结构更加明快，大大减少水系统震动对腔体的影响且便于承载工人操作维修；水系统既解决了RFQ加速器腔体及附属设备冷却，也起到了腔场调谐作用；所有的水流量开关信号的采集终端采用点‑面‑线的方式完解决数据采集和信号回传，此种数据采集方式的优点是省去控制机柜，使得控制方式轻便易实现。

技术领域

本发明涉及加速器技术领域，尤指一种便于实时监控维护的RFQ供水系统。

背景技术

射频四极场(RadioFrequencyQuadrupole，缩写为RFQ)加速器是一种强流低能离子直线加速器。因其能直接加速从离子源中引出的低能离子，并将其加速、纵向群聚、横向聚焦与匹配等多种功能汇集于一个结构之中，从而可高效率地将数十毫安、数百毫安乃至安培级的强流离子束加速至7MeV/μ左右。射频四极场加速器作为低能强流加速器的一种通用的前级加速器，在散裂中子源、加速器驱动洁净核能系统、中微子工厂等大型科学装置以及小型加速器中子源等应用装置中得到了日益广泛的应用。传统的射频四极场加速器结构包括四翼型和四杆型，其中四翼型射频四极场适合工作在在较高频率，适于高占空比及高平均射频功率情况。目前，四翼型射频四极场已成为强流加速器初始阶段(从离子源开始到能量为几MeV)普遍选择的加速结构。

当离子在射频四极场中运行时，高频电磁场在直线加速器腔体内产生较强的热效应，导致被加速的粒子热流密度大且热负荷不断波动，进而使加速器腔体的温度升高和自身固有的频率改变。尤其端部单元、电极和耦合单元的温度和频率变化最为明显，为此在建设射频四极场加速器工程期间，通常要为工程配置相应的供水循环系统，对加速器腔体进行冷却。在理论上，每个加速段的四个电极的热负荷最大，且是由热敏感元件制成，热效应最为明显，温度上升最快，是整个加速器腔体温度最高的部分，理应是最急迫需要冷却降温的，所以在实际建设中，有些工程会对供水循环系统进行区别对待，因为他们认为加速器腔体内不同部件之间的降温不一致需要冷却的要求和效果也不相同，这种同个腔体存在多组不同的供水循环系统实现冷却效果的工程，不仅建设难度大维护成本高，更重要的难以在实际意义中实现实时监控。

例如中国专利申请号为2019104191053，公开了一种四翼型射频四极场加速器腔体的配水系统，该配水系统，包括设置于加速器腔体的两侧的左配水管路和右配水管路，左配水管路和右配水管路均包括通用配水管路和电极配水管路，电极配水管路包括一根电极进水主管、多根电极进水支管、多个电极回水支路和一根电极回水主管，该技术方案虽然设置了专门用于冷却电极的电极配水管路，对加速器腔体的每个加速段两端的四个电极进行冷却降温，使得加速器腔体内不同部件之间的降温维持在同一温度，进而稳定了加速器腔体内的温度和频率，使加速器腔体得到的频率稳定的强流离子束，但是由于四段腔体分区设计，同时左配水管路和右配水管路采用同程布置的方式布置配水管路，使不同回水支路的水量分配不均衡，这样的设计使得工艺相对复杂，建设成本较高，维护起来也不方便；另外，电极回水支路和通用回水支路均将多个一级回水支路通过分水器汇集到了数量上更少的二级回水支路，在二级回水支路上设置数量更少的温度传感器和流量计，这样的设计，如不配合强大的控制系统和屏显系统，很难从实际意义上对分支水路进行温度和流量的实时监控，还会大概率存在信号误报警的情况；更重要的是该技术方案中将供水系统与RFQ安装支架混为一体，使得人为操作的维护工作不好实施。

发明内容

本发明针对现有技术中，难以实现对四翼型射频四极场加速器腔体进行实时监控和便捷维护的问题，旨在提供一种紧凑型的，便于实时监控维护的RFQ供水循环系统。