[发明专利]用于高功率粒子加速器的束流收集器

说明书

本发明涉及一种用于高功率粒子加速器的束流收集器，包括内锥筒、冷却筒组件、进水管组件及出水管组件；内锥筒为尖端封闭的锥体结构；冷却筒组件包括冷却筒外筒、导流锥和冷却筒端盖，导流锥套设在所述内锥筒外，且导流锥的大口端与内锥筒的大口端密封连接；进水管组件的第一端与所述导流锥的小口端连接，进水管组件的第二端为进水口；导流锥的大口端的锥面上设置有冷却水导出孔；冷却筒外筒套设在导流锥外，且其一端与冷却筒端盖的外边沿密封连接，其另一端与导流锥的大口端密封连接；出水管组件的第一端与冷却筒端盖固定连接焊接，并与冷却筒外筒连通，出水管组件的第二端为出水口。

技术领域

本发明涉及核能技术中粒子加速器的束流收集技术领域，具体是关于一种用于高功率粒子加速器的束流收集器。

背景技术

在核能技术领域，束流收集器是粒子加速器的核心部件之一，位于粒子加速器束线的末端，用于收集粒子加速器产生的高功率粒子。

束流收集器的主要难点是需要将粒子加速器运行产生的大量高功率粒子收集并将产生的大量热量导出，确保束流收集器在高功率粒子辐照下产生的活化剂量低，耐辐照，对加速器束线其他设备造成的感生放射低，以确保粒子加速器的安全可靠运行。因此，就高功率粒子束流收集器的而言，机械结构的设计及材料选择尤为关键。目前，束流收集器常用的结构主要有双层嵌套螺旋水冷套锥筒结构、V型平板结构以及平板结构三种，材料主要有铜、钨、镍、铝等，采用的加工及焊接方法为常规的车削、铣削、镗削、钎焊、氩弧焊等，适用于大锥角、大夹角或者平板型的结构，然而，现有的束流收集器由于机械结构及使用材料的限制多用于低功率粒子加速器，在高功率粒子加速器中使用时换热性能差，耐辐照性能差，活化剂量高，严重时会造成材料的击穿及融化，不能够满足高功率粒子加速器的运行要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于高功率粒子加速器的束流收集器，其换热性能强、所用材料耐辐照性能好、活化剂量低，以满足高功率粒子加速器的长期可靠稳定运行，避免因高温高剂量造成束流收集器本身及加速器束线其他设备损坏的情况发生。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明所述的用于高功率粒子加速器的束流收集器，包括内锥筒、冷却筒组件、进水管组件及出水管组件；所述内锥筒为尖端封闭的锥体结构；所述冷却筒组件包括冷却筒外筒、导流锥和冷却筒端盖，所述导流锥为两端开口的锥体结构；所述导流锥套设在所述内锥筒外，且所述导流锥的大口端与所述内锥筒的大口端密封连接，以使所述导流锥的内锥面与所述内锥筒的外锥面形成冷却水进水的进水通道；所述进水管组件的第一端与所述导流锥的小口端连接，所述进水管组件的第二端为进水口；所述导流锥的大口端的锥面上设置有冷却水导出孔；所述冷却筒外筒套设在所述导流锥外，且其一端与所述冷却筒端盖的外边沿密封连接，其另一端与所述导流锥的大口端密封连接，以使所述冷却筒外筒与所述导流锥的外锥面之间形成冷却水出水的出水通道；所述出水管组件的第一端与所述冷却筒端盖固定连接焊接，并与所述冷却筒外筒连通，所述出水管组件的第二端为出水口。

所述的用于高功率粒子加速器的束流收集器，优选地，所述内锥筒的大口端的外锥面上设置有冷却水密封法兰，所述导流锥的大口端的外锥面上设置有连接法兰，所述冷却水密封法兰与所述连接法兰通过连接件连接。

所述的用于高功率粒子加速器的束流收集器，优选地，所述内锥筒的大口端的外锥面上设置有真空密封法兰，所述真空密封法兰用于与加速器束线上游其它设备的真空法兰连接，以使所述内锥筒内部形成束流通过的真空密封空间。

所述的用于高功率粒子加速器的束流收集器，优选地，所述导流锥包括导流锥小锥段、导流锥中间段以及导流锥大锥段，所述导流锥小锥段的第一端与所述进水管组件的第一端连接，所述导流锥小锥段的第二端与所述导流锥中间段的第一端连接，所述导流锥中间段的第二端与所述导流锥大锥段的第一端连接，所述导流锥大锥段的第二端与所述内锥筒的大口端密封连接。