《表8 腔压冗余需求与补偿时各段使用的最大腔压冗余》

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《CiADS超导直线加速器超导腔失效的分段补偿与冗余设计》

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通过失效模拟可以发现，超导腔失效位置的能量越低，对束流的影响越大。考虑到低能段重新匹配难度大且低能段超导腔加速效率较低，所以考虑分段补偿的方式，重新保证束流品质的情况下，将能量补偿到阈值即可，其余能量由后端高能段超导腔补偿。通过Tracewin软件中的多粒子模拟进一步验证得到结果能否在加速器实现。在4.1节中给出了加速器5种腔型入口处第一个腔失效的情况。对各个情况进行了补偿模拟。图10为CiADS超导段各段补偿后的束流能量情况，目标是束流传输过程中束损为零，超导段出口能量与腔体失效前变化不超过0.5%。通过分段补偿方法方法对超导腔失效情况进行重新匹配与分段补偿能量，保证补偿后加速器超导段出口处能量稳定，并实现了束流在传输过程中无束流损失。如图11所示，99%发射度最大增长4.8%，99.9%发射度最大增长18.4%，99.99%发射度最大增长12.4%，在可控范围。以匹配难度最大的HWR010段超导腔失效的情况为例，束流纵向的密度分布如图12所示，补偿后束流传输过程稳定。补偿涉及到5种腔型共155个超导腔，参与补偿并改变超导腔腔压的腔体数目占总数的48%，在表8中给出了每段设计时腔压的冗余，参与补偿过程中改变腔压的超导腔数量以及各段补偿时，每段超导腔使用冗余的最大值。由表可知，补偿时各段需要的冗余小于设计冗余需求，补偿可以实现。