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Mechanical design of a low β superconducting elliptical cavity for CSNS-II

Radiation Detection Technology and Methods 2021年第3期5卷 315-323页

作者： Peihua Qu Huachang Liu Yun Wang Bo Li Xiaolei Wu Ahong Li Mengxu Fan Qiang Chen Jun Peng Institute of High Energy Physics Chinese Academy of Sciences(CAS)Beijing 100049China Spallation Neutron Source Science Center Dongguan 523803China

Background A lowβsuperconducting elliptical cavity was designed for the China Spallation Neutron Source phase II project(CSNS-II).Methods The method to improve the mechanical stability of the lowβsuperconducting elliptical cavity was introduced,and the corresponding mechanical design was *** software COMSOL Multiphysics and ANSYS APDL were used to calculate the static Lorentz force detuning factor k_(L)(LFD)and the helium pressure sensitivity factor k_(p)(DFDP)of the bare cavity,which were−4.71 Hz(MV/m)^(−2) and−21.1 Hz/mbar,*** double-ring stiffeners reinforcement scheme was *** The radii of the double-ring stiffeners were 70 and 135 mm,*** structure design of the helium vessel of the cavity was *** following is the mechanical parameters of the reinforced cavity,the tuning sensitivity is 199.8 kHz/mm,longitudinal stiffness is 4.76kN/mm,k_(L) and k_(p) were−1.39 Hz(MV/m)^(−2) and 4.67 Hz/mbar,respectively,which met the operating *** tuning sensitivity and stiffness of the reinforced cavity with different wall thicknesses were optimized,and the final wall thickness was selected as 4 *** The mechanical design of CSNS-II 648 MHz five-cell lowβsuperconducting elliptical cavity was introduced systematically in the *** LFD,DFDP,and the maximum surface stress of the cavity were reduced by optimizing the cavity wall thickness and the position of the double-ring *** reinforced cavity met operational requirements.

关键词： lowβsuperconducting elliptical cavity Mechanical design LFD DFDP Tuning sensitivity Longitudinal stiffness

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