国内外加速器低温系统近况

超导腔和超导磁体是现代加速器的重要组成部分,伴随着加速器技术的发展和更高束流能量和亮度的要求,低温超导技术在加速器中得到了广泛的应用.本文在对国内外几个典型的加速器上采用的低温超导技术进行了调研的基础上,介绍了国内外加速器低温系统的近况.     

高能加速器中的低温超导技术

 高能物理与低温物理本是两个独立的研究领域,在各自的能量区域里并没有重叠.然而低温制冷和低温超导技术在高能物理和高能加速器中,显示了相当高的应用价值.     

超导低温垂测2K系统设计

为了检验加速器驱动次临界系统直线加速器中的超导腔性能,需要在超导腔装入低温恒温器之前进行低温超导测试(2K、4K)。为满足25MeV超导直线加速器调试运行,需要建造一套超导低温测试系统与实验平台,用来对超导腔的性能进行垂直测试,检验腔体是否达到设计目标,使其满足工程使用需求。     

低温超导组件的标定与准直测量

Cry Module由于其无法通视和超低温特性,是超导直线加速器准直中的重点与难点。文中提出由激光跟踪仪和测微准直望远镜协同准直冷质量组件。作者设计了测微准直望远镜所用十字丝目标及其支架,而且成功安装低温超导组件,监测了两次低温实验时的位移。常温安装精度达到0.15mm,低温监测精度达到0.5mmm。目前ADS-Cry Module已通过中期检查验收,成功引出能量2.68Me V、最大流强3.6m A的连续波质子束,束流功率达到9.6k W,是目前国际上连续束运行的超导质子直线加速器中束流功率最高的,也是我国首次实现超导高频腔加速毫安级连续波质子束。这标志着我国强流质子超导直线加速器技术进入国际先进行列。     

CAEP FEL-THz 2K氦低温系统建设及其试运行

中国工程物理研究院高平均功率太赫兹大型科研装置(CAEP FEL-THz)采用1.3GHz超导加速器,低温系统为超导加速器提供2K低温环境。低温系统于2016年上半年顺利完成试运行,具备160L/h@4.5K的液氦生产能力和优于66W@2K的冷量能力,保障了超导加速器正常稳定运行所必需的低温环境。据此,简要总结了2K氦低温系统的建设进展,并介绍了低温系统的试运行情况。     

北京大学国产大晶粒铌材超导腔的性能研究

大晶粒铌材是射频超导领域的研究热点之一.采用大晶粒铌材的射频超导谐振腔,其后处理工艺可以大大简化.北京大学对此进行了深入细致的研究,自主研制了采用国产大晶粒铌材的射频超导腔,对这些超导腔进行了简单的表面处理,包括标准的化学抛光(BCP)和120.C低温烘烤处理,未进行非常复杂的电抛光处理,低温性能测试结果表明其低温超导性能优越,大晶粒1.3GHz超导腔的加速梯度达到了43.5MV/m,为我国超导加速器的国产化打下了基础.     

射频超导技术与ERL技术新进展

射频超导谐振腔可以工作在连续波或长宏脉冲模式. 射频超导技术已发展为加速各种带电粒子束的重要手段. 射频超导技术发展的前期受材料性能、腔的处理以及加工安装水平等的限制. 经过几十年的不断改进, 射频超导技术获得了重大突破. 射频超导腔应用到超导加速器上并成功运行, 积累了腔的质量控制工艺和工业化制备的大量经验. 近期国际上面对未来大科学装置项目, 在射频超导技术方面进行了大量的研发工作, 主要包括提高超导腔加速梯度的新腔型研究和采用新型材料(大晶粒铌材)超导腔的研究. 能量回收直线加速器(ERL)技术是近年来获得发展的重要加速器技术. ERL具有高效、节能、稳定性好、低辐射水平等优势, 被越来越多地应用到先进光源和自由电子激光装置中.     

射频超导技术与ERL技术新进展

射频超导谐振腔可以工作在连续波或长宏脉冲模式.射频超导技术已发展为加速各种带电粒子束的重要手段.射频超导技术发展的前期受材料性能、腔的处理以及加工安装水平等的限制.经过几十年的不断改进,射频超导技术获得了重大突破.射频超导腔应用到超导加速器上并成功运行,积累了腔的质量控制工艺和工业化制备的大量经验.近期国际上面对未来大科学装置项目,在射频超导技术方面进行了大量的研发工作,主要包括提高超导腔加速梯度的新腔型研究和采用新型材料(大晶粒铌材)超导腔的研究.能量回收直线加速器(ERL)技术是近年来获得发展的重要加速器技术.ERL具有高效、节能、稳定性好、低辐射水平等优势,被越来越多地应用到先进光源和自由电子激光装置中.     

北京大学国产大晶粒铌材超导腔的性能研究

大晶粒铌材是射频超导领域的研究热点之一. 采用大晶粒铌材的射频超导谐振腔, 其后处理工艺可以大大简化. 北京大学对此进行了深入细致的研究, 自主研制了采用国产大晶粒铌材的射频超导腔, 对这些超导腔进行了简单的表面处理, 包括标准的化学抛光(BCP)和120℃低温烘烤处理, 未进行非常复杂的电抛光处理, 低温性能测试结果表明其低温超导性能优越, 大晶粒1.3GHz超导腔的加速梯度达到了43.5MV/m, 为我国超导加速器的国产化打下了基础.     

超导体在低温液体泵中的应用研究与发展现状

由于低温液体泵固有的低温工作环境可为超导材料提供冷却条件而省去制冷系统,将超导材料应用于低温液体泵具有显著优势。本文针对高可靠性低温液体泵在低温流体输送中的应用需求,介绍了传统低温液体泵的应用背景及其存在的问题; 总结了国内外超导技术应用于低温液体泵的研究现状,详细讨论了低温泵用超导电机、低温泵用超导磁悬浮轴承和其他结构超导低温泵的研究热点和发展趋势; 在此基础上,提出一种轴向磁通盘式电机驱动的超导磁悬浮低温潜液泵。其离心泵叶轮和盘式电机转子在超导磁悬浮轴承系统的悬浮支撑下可实现无接触转矩传动和无摩擦旋转运行,该新型结构超导磁悬浮低温潜液泵在结构上具有独特优势,其研发对推动超导低温液体泵技术具有促进作用。     

超导在加速器中的应用概况

文中简要回顾了世界上已建造的大型超导加速器,重点介绍未来的超导加速器方案,对超导新材料在加速器中的应用研究以及我国超导在加速器中的应用研究情况作了简要介绍.     

Recent progress on RF superconducting cavities

RF superconducting (SRF) cavities can work in continuous wave mode or long pulse mode.SRF technology has been developing rapidly since the end of the last century.RF superconducting technology is widely used in particle accelerators around the world.As the key elements, research on superconducting cavities is carried out worldwide.Besides Europe, the United States and Japan, many countries have already started SRF projects, such as Canada, India, Korea, etc.Great improvements on SRF technology have been made in China in recent years.Progress in SRF cavities is introduced in this paper.     

Multiplexing technology based on SQUID for readout of superconducting transition-edge sensor arrays

Multiplexing technologies based on superconducting quantum interference devices (SQUIDs) are crucial to cryogenic readout of superconducting transition-edge sensor (TES) arrays. Demands for large-scale TES arrays promote the development of multiplexing technologies towards large multiplexing factors and low readout noise. The development of multiplexing technologies also facilitates new applications of TES arrays in a wide range of frequencies. Here we summarize different types of SQUID-based multiplexing technologies including time-division multiplexing, code-division multiplexing, frequency-division multiplexing and microwave SQUID multiplexing. The advances and parameter constraints of each multiplexing technology are also discussed.     

EAST超导托卡马克装置中的大型超导磁体技术

随着大型超导核聚变装置、超导储能装置、超导强磁场装置及高能超导加速器技术参数的不断提高，大型超导磁体的应用也在加速发展中．大型超导磁体的场强较高、储能较大，对导体的结构、磁体结构、绝缘结构、制造工艺等要求与通常小型超导磁体有很大的不同．本文旨在对国家重大科学工程项目“EAST（HT-7U）超导托卡马克核聚变实验装置”的大型超导磁体关键技术作一介绍．     

Study on cooling process of cryogenic system for superconducting magnets of BEPCⅡ

In the upgrade project of the Beijing Electron Positron Collider(BEPCⅡ),three superconducting magnets are employed to realize the goal of two orders of magnitude higher luminosity.A cryogenic system with a total capacity of 0.5 kW at 4.5 K was built at the Institute of High Energy Physics(IHEP)to support the operations of these superconducting devices.For preparing the commissioning of the system,the refrigeration process Was simulated and analyrzed numerically.The numerical model Was based on the latest engineering progress and focused on the normal operation mode.The pressure and temperature profiles of the cryogenic system are achieved with the simulation.The influence of the helium mass flow rates to cool superconducting magnets on the thermodynamic parameters of their normal operation is also studied and discussed in this paper.     

Superconducting linac and associated accelerator development at NSC

There has been significant progress in the programme to develop a superconducting linear accelerator as a booster for the Pelletron accelerator at the Nuclear Science Centre. This paper presents the current status of the development in all the major components of the accelerator.     

超导电力技术即将带来电力工业的革命

人们认为,超导全在电力方面出现大规模应用的时间距离我们还非常遥远。然而,随着最近几年来实用高温超导材料的研制取得重大的进展,高温超导电力技术的应用已经成为现实。预期将在２０１０年左右出现大规模的应用,并将带来电力工业的革命。因此,下一个１０年将是国际超导技术竞争最关键的１０年。我国的经济发展很快,电能需求量增加十分迅速,对电能质量的要求也越来越高。常规电力技术已经无法满足我国电力发展的需要,超导电     

低温二次电子产额测试系统设计与研究

在合肥先进光源（HALF）建设中,由低温超导材料组成的真空部件被大量使用,尤其是超导高频腔。超导腔以高加速梯度、低束流阻抗、高无载品质因数和低运行成本等特点,成为21世纪国际上拟建的大型加速器的首选。而超导腔和低温真空室内表面的二次电子发射可能会引发电子云（EC）现象。超剂量的二次电子倍增功率沉积会引起低温区域热负载增加、超导腔失超等现象,因此降低超导高频腔内二次电子发射成为合肥先进光源设计过程中的巨大挑战。在常温材料二次电子产额（SEY）测试系统的基础上,作者自主研发设计低温样品架结构,使液氦流经样品台并通过热传导冷却样品,计算漏热来反推所需要的制冷量和液氦的消耗速率。在系统集成调试后进行降温性能测试,搭建了低温材料二次电子测试系统。     

中国超导电子学研究及应用进展

超导体的发现距今已有近110年了,高温超导体的发现也已经有30多年了.超导材料的电子学应用在最近一二十年取得了突破性进展.高温超导微波器件显示了比传统微波器件更优越的性能,已经在移动通信、雷达和一些特殊通信系统中取得了规模化应用.超导量子干涉器件以其磁场和电流测量的超高灵敏度,成为地质勘探、磁共振成像和生物磁成像等领域不可替代的手段.包括超导隧道结混频器、超导热电子混频器、超导转变沿探测器及超导单光子探测器等在内的超导传感器/探测器可以探测全波段的电磁波及各种宇宙辐射,具有接近量子极限的超高灵敏度,在地球物理、天体物理、量子信息技术、材料科学及生物医学等众多前沿领域发挥越来越重要的作用.超导参量放大器已经成为实现超导量子计算的关键器件.超导集成电路技术已被列入国际器件与系统技术路线图,成为后摩尔时代微电子领域的前沿阵地之一.在计量科学中,超导约瑟夫森效应及约瑟夫森结阵器件被广泛应用于量子电压基准和国际单位制基本单位的重新定义中.在当前的量子信息技术热潮中,超导电子学扮演重要角色,同时量子热潮也大力推动了超导电子学的发展.本文主要对近几年我国超导电子学研究和应用的现状与进展进行概括总结.     

高温超导体磁悬浮轴承在低温液体泵中应用的可行性分析

目前低温液体泵用轴承一般为机械轴承,由于机械磨损其工作寿命有限;工作在低温环境下,该轴承润滑条件恶劣,不能满足高转速、重载荷条件下的长期连续应用.高温超导体磁悬浮轴承则直接工作在低温条件下,没有机械接触且无源自稳定,是代替机械轴承的一种选择.近年来关于高温超导磁悬浮轴承的应用研究很多,其承载能力等性能参数提升很多,并在...