CSNS-II是“十四五”規劃的國家重大科技基礎設施,計劃將直線H-束流能量提升到300MeV,快循環同步加速器(RCS)束流功率提升到500kW。其中超導直線加速器包括了10臺324 MHz雙spoke超導腔模組(共20只雙spoke超導腔)和8臺648 MHz橢球超導腔模組(共24只6-cell橢球超導腔)。繼2024年1月我國第一臺雙spoke超導腔模組研制成功后,648 MHz 6-cell橢球超導腔研制再獲成功,為CSNS-II超導直線加速器的順利建設打下了堅實基礎。
648 MHz 6-cell橢球超導腔是CSNS-II的關鍵設備之一,由CSNS-II加速器分總體超導腔系統聯合北京高能銳新科技有限責任公司完成研制工作。該成果由葛銳團隊(成員來自加速器中心和東莞研究部)經過兩年的技術攻關,依托1.3 GHz高性能9-cell超導腔的技術和PAPS平臺完備的基礎設施,取得了突破性進展,且具有完全自主知識產權。
項目組成員敢于創新,對超導腔的電磁及機械設計進行了深度優化、克服了中β質子橢球超導腔由于結構扁平,帶來的電磁設計、機械結構及后處理工藝上的技術難點,并結合制造過程的工藝要求,完成了適用于CSNS-Ⅱ的高Q高梯度的中β橢球超導腔設計方案;通過反復實驗,針對大尺寸啞鈴易變形的問題設計出合理的校形工裝、確定了頻率控制及電子束焊接方案;研制了專用于中β橢球超導腔的緩沖化學拋光(BCP)工裝及高壓純水沖洗(HPR)噴頭,提高了超導腔內表面質量和潔凈組裝效果,并簡化了后處理工序,提高了批量制造的效率。