DB34∕T 3239-2018 超导回旋加速器 输运线二、四极电磁铁设计准则(安徽省)

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1、ICS27.120.99F91DB34安徽省地方标准DB34/T3239—2018超导回旋加速器输运线二、四极电磁铁设计准则SuperconductingcyclotronDesigncriteriaforthedipoleandquadrupolemagnetofbeamline2018-12-29发布2019-01-29实施安徽省市场监督管理局发布DB34/T3239—2018前言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由合肥中科离子医学技术装备有限公司提出。本标准由安徽省超导回旋加速器标准化技术委员会归口。本标准起草单位：合肥中科离子医学技术装备有限公司、

2、中国科学院等离子体物理研究所、安徽省质量和标准化研究院。本标准主要起草人：郑金星、宋云涛、刘海洋、张俊生、陈洁鹤、沈俊松、韩曼芬、张午权、朱小亮。IDB34/T3239—2018超导回旋加速器输运线二、四极电磁铁设计准则1范围本标准规定了超导回旋加速器输运线二、四极电磁铁的术语和定义、二极电磁铁设计准则、四极电磁铁设计准则和机械加工及装配精度要求。本标准适用于超导回旋加速器输运线二、四极电磁铁的工程设计。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。G

3、B/T1804一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差GB/T1184形位和位置公差未注公差值GB/T11345焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定DB34/T3113超导回旋加速器输运线降能器设计准则3术语和定义DB34/T3113界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1束流包络beamenvelope大量束流轨迹线在空间形成的几何体。3.2气隙gap两组磁极之间的空间区域尺寸。对于二极电磁铁是极面间距离，对于四极电磁铁是磁极内切圆直径。3.3极面宽度polarfacewidth电磁铁每个磁极极面横向方向的尺寸。3.4有效场区goodfield满足物理设计中磁场要求的空

4、间区域。3.5磁铁有效长度magneteffectivelength1DB34/T3239—2018磁铁工作磁场所需要的物理长度，用来折合磁铁磁场的作用范围的尺寸。3.6极面旋转角polarfacerotatingangle质子束流相对入口和出口极面法线形成的夹角。3.7极面垫补polarfacepadding在给定极面宽度尺寸情况下扩大有效场区范围，补偿基本极面断开后引起的磁场性能变化。4二极电磁铁设计准则4.1设计流程二极电磁铁的设计流程如图1所示。物理设计要求优化结构设计磁场分布验证不满足满足电参数及水冷参数设计图1电磁铁设计流程图4.2物理设计要求4.2.1磁铁的最大偏

5、转磁感应强度应满足式(1)的规定。1�T2BR=+2TE0.....................................(1)qc式中：B——磁铁的偏转磁感应强度，单位为T；R——磁铁的偏转半径，单位为m；q——在磁铁内传输的粒子所带电荷数；c——光在真空中的传播速度，单位为m/s；T——在磁铁内传输的最高能量粒子的动能，单位为Mev；E0——在磁铁内传输的粒子的静能量，单位为Mev。-4-44.2.2磁铁的二维横向中心线上有效场区的磁感应强度均匀度的范围应为-5×10～5×10。2DB34/T3239—2018-34.2.3磁铁的三维纵向磁感应强度在有效场区的积分

6、均匀度应不大于1×10。4.3结构设计4.3.1输运线二极电磁铁无特殊用途要求，宜选用H型结构。4.3.2材料选择：磁铁铁芯宜选用硅钢等低碳钢材料，线圈材料宜选用无氧铜。4.3.3电磁铁的线圈导线宜采用外方内圆结构，并采用内水冷的冷却方式，电流密度范围为2.522A/mm～5.5A/mm。4.3.4磁极间的气隙高度应满足式(2)的规定。g=2×(1.5σy+σ1+σ2)....................................(2)式中：g——气隙高度，单位为mm；σy——束流包络在垂直方向最大尺寸半高度，单位为mm；σ1——真空室腔体厚度，单位为mm；σ2——真

7、空室腔体安装间隙，单位为mm。4.3.5真空室腔体厚度的取值范围宜为1.5mm～3mm。4.3.6真空室腔体安装间隙的取值范围宜为1mm～2mm。4.3.7极面垫补宜选用的几种形式见图2，优先选用矩形垫补。（a）矩形垫补（b）梯形垫补（c）正负垫补（d）曲线垫补图2二极电磁铁极面垫补的几种形式4.3.8磁铁的励磁安匝数应满足式(3)的规定。3NI=0.8fgB×10......................................(3)式中：NI——磁铁的励磁安匝数，单位为A；f—