西安200 MeV质子应用装置分布式真空系统设计与建设

闫逸花,张化一,王茂成,吕 伟,王忠明,赵 晨,姚红娟,王百川,刘卧龙,王敏文,王 迪,赵铭彤,杨 业,魏崇阳,陈 伟 ,邱孟通,杜畅通,张京京,杨伟顺

(1. 西北核技术研究所， 西安 710024； 2. 清华大学 工程物理系， 北京 100084； 3. 中国科学院 近代物理研究所， 兰州 730000)

真空环境是加速器粒子重要的基础工作环境，高真空一方面可有效降低束流损失，另一方面可为高频高压电场提供绝缘环境[1-4]。加速器装置中真空管道细长，总长可达数十米至百米。质子同步加速器中的束流将在主加速器中循环上百万圈，为有效降低束流损失，真空度通常控制在10-5～10-6Pa。西安200 MeV质子应用装置(Xi’an 200 MeV Proton Accelerator Facility，XiPAF)主体为1台周长30.9 m的同步加速器，本文总结了XiPAF同步环及输运线的分布式真空系统设计、理论模拟结果，安装调试经验及运行状况，可为后续同类装置设计和建设提供参考。

1 XiPAF真空系统布局

XiPAF真空系统布局如图1所示。整体上分为直线注入段、中能传输段(MEBT)、同步环段(RING)及高能传输段(HEBT)4个区段，每个区段之间采用超高真空插板阀进行隔离，便于分段组装调试及安全联锁。同步环、MEBT及HEBT 3个区段的基础参数统计列于表1。其中，主管道管径根据束斑截面尺寸、磁铁好场区范围、安装间隙及磁铁孔径等参数综合确定；MEBT主管道为内径72 mm的圆形管道；RING主管道为内径102 mm的圆形管道；HEBT主要由内径为94 mm和102 mm的2种管道组成。XiPAF真空管道并未进行释气率测试，参考：1)PIMMS-II p74中，材料释气率为5×10-12Torr·L·s-1·cm-2，1 Torr=133.32 Pa；2)《真空设计手册》表14-10中“经超声波清洗但未经烘烤处理的不锈钢在经过10 h后释气率为5.5×10-10Torr·L·s-1·cm-2”；3)《真……