【摘 要】
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随着高能核物理实验对束流寿命的要求不断提高,加速器真空系统需要达到更高的真空度,以减小束流与残余气体相互作用对束流寿命造成的损失。计划建造的强流重离子加速器装置将
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
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随着高能核物理实验对束流寿命的要求不断提高,加速器真空系统需要达到更高的真空度,以减小束流与残余气体相互作用对束流寿命造成的损失。计划建造的强流重离子加速器装置将提供高能量、高流强和高束团功率的重离子束流,其真空系统需要达到超高真空甚至极高真空。为了衡量系统实际的真空水平,使用真空软件VAKTRAK模拟计算系统的压力分布,并选用最优化的参数以实现真空要求。VAKTRAK一般用于计算加速器系统的纵向静态压力分布,其计算结果能否准确反映实际运行的真空水平,将通过现有的重离子加速器——兰州重离子研究装置主冷却环的真空监测数据加以验证。引入其它真空软件对主冷却环的计算结果进行比对,全面验证了VAKTRAK的可行性。因此,将VAKTRAK应用于强流重离子加速器装置的真空研究。研究强流重离子加速器装置的真空水平时,选取真空系统具有代表性的增强器和放射性次级束流分离器作为研究对象。增强器作为主加速器,其真空系统需要到达极高真空的范围,以实现束流强度、束流能量和束流寿命的要求;放射性次级束流分离器涉及到束流单次传输和真空逐级过渡,需要达到一定的超高真空。应用VAKTRAK模拟计算增强器的真空压力分布,并引入蒙特卡洛方法的计算结果,比较数值计算方法VAKTRAK的优缺点。然后分别计算管道流导、真空泵抽速以及材料出气率对真空压力分布的影响,得到最优的真空参数,以实现增强器系统要求的极高真空范围。对于放射性次级束流分离器,其真空系统设计方案的可行性需要通过模拟计算加以验证。根据增强器真空系统的计算结果,当管道内的残余气体以氢气为主、材料出气率低于5×10-11Pa.L/(s.cm2)并且选用有效抽速为2000L/s的主泵,可以实现要求的极高真空范围。VAKTRAK对于放射性次级束流分离器的计算结果表明,其真空系统的设计方案可以满足真空要求。
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