液氦冷却加速器束流管道中真空断裂动力学的进展
加速器物理
2024-11-26 v1
摘要
理解粒子加速器冷却液氦管道中真空断裂后空气传播与凝结的过程对于确保操作安全至关重要。本综述总结了我们 cryogenics 实验室为此问题所进行的实验与理论工作。进行了系统性测量，以研究正常液氦 (He I) 和超流氦 (He II) 冷却的均匀铜管中的氮气传播。这些实验揭示了气体前端近乎指数型减速，He II 冷却管道中减速更显著。为解释这些结果，开发了包含气体动力学、热传递和凝结机制的二维 (2D) 理论模型。该模型成功复现了均匀管道系统中的关键实验观察。然而，近期实验中采用厚实铜腔体模拟超导射频 (SRF) 腔体几何结构，结果显示氮气在腔体内呈现强烈各向异性流动模式，凸显了从简化管道几何结构外推至真实加速器束流的局限性。为解决这些复杂问题，本文概述了计划开展针对含多个厚实铜腔体的管道系统的系统性研究，以及开发二维 (2D) 模型以模拟此类复杂构型中的气体动力学。这些努力旨在全面理解粒子加速器中的真空断裂，提高其操作安全预测能力。
引用
@article{arxiv.2411.15668,
title = {Advances in understanding vacuum break dynamics in liquid helium-cooled tubes for accelerator beamline applications},
author = {Yinghe Qi and Wei Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.15668},
year = {2024}
}
备注
13 pages, 8 figures