西安200 MeV質子應用裝置分布式真空系統設計與建設

閆逸花,張化一,王茂成,呂 偉,王忠明,趙 晨,姚紅娟,王百川,劉臥龍,王敏文,王 迪,趙銘彤,楊 業,魏崇陽,陳 偉 ,邱孟通,杜暢通,張京京,楊偉順

(1. 西北核技術研究所， 西安 710024； 2. 清華大學 工程物理系， 北京 100084； 3. 中國科學院 近代物理研究所， 蘭州 730000)

真空環境是加速器粒子重要的基礎工作環境，高真空一方面可有效降低束流損失，另一方面可為高頻高壓電場提供絕緣環境[1-4]。加速器裝置中真空管道細長，總長可達數十米至百米。質子同步加速器中的束流將在主加速器中循環上百萬圈，為有效降低束流損失，真空度通常控制在10-5～10-6Pa。西安200 MeV質子應用裝置(Xi’an 200 MeV Proton Accelerator Facility，XiPAF)主體為1臺周長30.9 m的同步加速器，本文總結了XiPAF同步環及輸運線的分布式真空系統設計、理論模擬結果，安裝調試經驗及運行狀況，可為后續同類裝置設計和建設提供參考。

1 XiPAF真空系統布局

XiPAF真空系統布局如圖1所示。整體上分為直線注入段、中能傳輸段(MEBT)、同步環段(RING)及高能傳輸段(HEBT)4個區段，每個區段之間采用超高真空插板閥進行隔離，便于分段組裝調試及安全聯鎖。同步環、MEBT及HEBT 3個區段的基礎參數統計列于表1。其中，主管道管徑根據束斑截面尺寸、磁鐵好場區范圍、安裝間隙及磁鐵孔徑等參數綜合確定；MEBT主管道為內徑72 mm的圓形管道；RING主管道為內徑102 mm的圓形管道；HEBT主要由內徑為94 mm和102 mm的2種管道組成。XiPAF真空管道并未進行釋氣率測試，參考：1)PIMMS-II p74中，材料釋氣率為5×10-12Torr·L·s-1·cm-2，1 Torr=133.32 Pa；2)《真空設計手冊》表14-10中“經超聲波清洗但未經烘烤處理的不銹鋼在經過10 h后釋氣率為5.5×10-10Torr·L·s-1·cm-2”；3)《真……