【摘 要】
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强流质子加速器驱动的裂变和嬗变装置(ADS)是实现洁净裂变核能的有效途径之一。目前，国际上的趋势是在常温低能RFQ之后实现全超导加速。但是在极低beta段，目前还没有成熟的腔体
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强流质子加速器驱动的裂变和嬗变装置(ADS)是实现洁净裂变核能的有效途径之一。目前，国际上的趋势是在常温低能RFQ之后实现全超导加速。但是在极低beta段，目前还没有成熟的腔体类型选择。超导CH腔体在低beta时真实加速梯度高（是spoke腔的几倍），并且机械结构比较稳定，将是连接低能RFQ和中能超导段的最佳选择。但超导CH腔体的设计，高纯铌腔成形、焊接、清洗，高功率馈送等都存在关键物理问题和技术难点需要解决。开展超导CH腔体的研制将为我国全超导ADS加速器极低beta段的加速提供解决方案。 论文针对超导CH的工作分为如下两个阶段: 首先设计、建造和测试了频率162.5MHz，beta为0.065的CH铜模型腔体，对超导CH腔体完整设计流程和加工工艺进行了系统性的验证。在铜模型腔体平台对CH腔体的电磁特性、调谐、耦合和加速场平整性进行了详细研究，并根据CH腔体的特点分别提出了针对性的设计方案。 完成了频率162.5MHz，beta为0.067超导CH腔体的优化设计、建造、表面处理，并在4K低温下对腔体进行了测试，腔体加速梯度和品质因数远超ADS加速器要求的技术指标。在设计中优化腔体的结构着力降低最大表面场，提高了腔体的性能和潜力。进行机械与高频耦合分析，确定最终加筋方案。铌腔体由冲压，机械加工和真空电子束焊接等多道工序加工完成。为提高超导CH腔体的性能，对腔体进行了超声波清洗，重度缓释化学抛光BCP，800度真空炉退火除氢，轻度缓释化学抛光，超纯水高压冲洗HPR，超净间装配，120度低温烘烤和加装磁屏蔽桶等表面处理工序。最终使得腔体测试达到了61 MV/m最大峰值电场，品质因数Q0好于1.5×109的结果。相应的加速梯度为11 MV/m，加速电压为4.1MV。
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