《BEPCII储存环前室真空盒的研制》

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该项目属“粒子加速器工程技术”研究领域。北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)采用了当今世界上最先进的双环交叉对撞技术,在BEPC原有紧张的隧道空间内加入内环并保持原有的光束线位置不变,这是改造工程的难点。BEPCII设计对撞亮度比原来(BEPC)高30-100倍,性能指标国际领先。为了达到这个指标,必须为束流提供一个高品质的运行环境。作为束流的载体,前室真空盒是提供这一环境的关键设备。储存环双环共有80个(56种类型)长约3米的前室真空盒,自主研制、数量多,设计加工困难,之前在国内没有先例。前室真空盒的研制涉及到束流动力学、精密机械、超高真空、传热学等领域,其结构形状复杂,尺寸精度和形状误差要求严,材料要求无磁,内表面光洁度0.8μm,无污染,内表面出气率,总漏率,静态极限真空要求极高。前室真空盒研制过程中实现了多处创新。自主研制的大尺寸刀口密封矩形法兰,解决了宽口径真空盒的连接问题,并成功应用到上海同步辐射光源(SSRF);研制的焊接工艺和涨开芯轴定位工装,解决了大尺寸超高真空铝合金零件焊接难和高精度定位销不易拔出的技术难题;根据航空工业铝合金清洗配方制定的超高真空零件的清洗工艺规范,解决了超高真空零件的清洁度问题;数控高速行切铣削技术、工艺凸台沉孔螺栓压紧法,保证了真空盒的高精度要求;提出的前室真空盒以及低阻抗真空盒的物理设计概念,保证了束流运行的寿命和稳定性。前室真空盒在两个正式样机研制完成后,通过了国内专家组织的鉴定验收,鉴定组认为前室真空盒设计合理、工艺规范先进,制造是成功的,其中大尺寸刀口密封矩形法兰的研制成功填补了中国异型刀口法兰应用空白。真空盒自从安装储存环隧道运行以来各项性能指标一直很稳定,真空状态保持很好,为正负电子束流运行,高亮度对撞和同步辐射实验奠定了基础。前室真空盒的研制成功有力地推动了国内大尺寸、高精度和高光洁度的机加工技术领域的发展,极大地提高了国内大尺寸铝合金材料的超高真空焊接水平。

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