深圳中能高重频自由电子激光装置(S3FEL)是一台规划中的软X射线自由电子激光(FEL)装置,基于TESLA(TeV Energy Superconducting Linear Accelerator)型超导射频腔的直线加速器用于获得高重频高梯度的加速场,超导射频腔所在的低温超导模组...深圳中能高重频自由电子激光装置(S3FEL)是一台规划中的软X射线自由电子激光(FEL)装置,基于TESLA(TeV Energy Superconducting Linear Accelerator)型超导射频腔的直线加速器用于获得高重频高梯度的加速场,超导射频腔所在的低温超导模组是S3FEL装置中最具挑战的核心设备。超高真空差分段位于低温超导模组束流管出口,用于实现电子束运行管道在低温模组段与常温段的过渡,同时差分段上要求具有真空联锁保护,用于在突发情况下对低温模组内超导射频腔的保护。传统的快速关闭阀保护计算中仅按照气体分子速率进行计算,本文通过根据流态判据,划分快阀传感器至模组出口区域并开展有限元法和蒙特卡罗法计算,实现快速保护过程的瞬态分析。快阀传感器—快阀段真空室内瞬态压强分布计算结果表明,快阀传感器设置在距离快阀8~10 m位置可提供足够的缓冲反应时间,使快阀有足够时间做出动作响应;差分段瞬态压强分布计算中,当发生等效泄漏尺寸为0.5 mm的突发泄漏时,当低温测门阀完全关闭时,此处的压强最高达到10-5 Pa,仍能维持较好的高真空环境并满足离子泵的工作要求。此工作为S3FEL的差分段设计提供重要理论依据。展开更多
文摘深圳中能高重频自由电子激光装置(S3FEL)是一台规划中的软X射线自由电子激光(FEL)装置,基于TESLA(TeV Energy Superconducting Linear Accelerator)型超导射频腔的直线加速器用于获得高重频高梯度的加速场,超导射频腔所在的低温超导模组是S3FEL装置中最具挑战的核心设备。超高真空差分段位于低温超导模组束流管出口,用于实现电子束运行管道在低温模组段与常温段的过渡,同时差分段上要求具有真空联锁保护,用于在突发情况下对低温模组内超导射频腔的保护。传统的快速关闭阀保护计算中仅按照气体分子速率进行计算,本文通过根据流态判据,划分快阀传感器至模组出口区域并开展有限元法和蒙特卡罗法计算,实现快速保护过程的瞬态分析。快阀传感器—快阀段真空室内瞬态压强分布计算结果表明,快阀传感器设置在距离快阀8~10 m位置可提供足够的缓冲反应时间,使快阀有足够时间做出动作响应;差分段瞬态压强分布计算中,当发生等效泄漏尺寸为0.5 mm的突发泄漏时,当低温测门阀完全关闭时,此处的压强最高达到10-5 Pa,仍能维持较好的高真空环境并满足离子泵的工作要求。此工作为S3FEL的差分段设计提供重要理论依据。
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