本發(fā)明屬于超導回旋加速器領(lǐng)域，特別涉及一種超導回旋加速器液氦容器。

背景技術(shù)：

回旋加速器是一種粒子加速器，其利用磁場和電場的共同作用，使帶電粒子作回旋運動，并以高頻電場對回旋運動的帶電粒子進行反復加速的裝置。其中，超導回旋加速器是目前醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的核心設備。

醫(yī)用質(zhì)子治療加速器是當今世界最尖端的放射治療設備，其能夠利用微觀的質(zhì)子、重離子射線治療腫瘤，療效顯著，具有良好的發(fā)展前景和巨大的商業(yè)價值，目前僅有個別發(fā)達國家掌握并應用該技術(shù)；而我國正處于研制階段，尚無成熟技術(shù)可供采用。然而出于商業(yè)利益等方面考慮，有關(guān)醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的許多關(guān)鍵技術(shù)至今未被公開，使得我國的研制工作需要對有關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進行逐一突破才能得以完成，而超導回旋加速器用液氦容器便是其中之一。

超導回旋加速器的磁場主要由超導線圈提供，超導線圈進入超導態(tài)需要一定的低溫條件，若不滿足超導線圈的低溫條件，超導線圈將發(fā)生失超，影響超導回旋加速器的使用，嚴重時甚至會發(fā)生超導線圈燒毀事故。

為解決這一問題，通?？梢钥紤]采用液氦來形成這種低溫條件，這就要求設計一種液氦容器以容納液氦。但是，在沒有現(xiàn)有技術(shù)可以利用、參考的情況下，液氦容器采用何種設計結(jié)構(gòu)才能保證超導線圈的冷卻效果，并且還要能夠與超導回旋加速器的其它結(jié)構(gòu)良好兼容，這成為醫(yī)用質(zhì)子治療加速器研制過程中必須解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決我國醫(yī)用質(zhì)子治療加速器研制中沒有成熟的液氦容器可以利用、參考的問題，本發(fā)明提供了一種超導回旋加速器液氦容器。

該液氦容器采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)，包括均貫通于所述圓環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)向內(nèi)部的第一環(huán)形液氦通道和第二環(huán)形液氦通道，所述第一環(huán)形液氦通道和第二環(huán)形液氦通道之間采用孔道連通，所述第一環(huán)形液氦通道上設有開口。

所述第一環(huán)形液氦通道和第二環(huán)形液氦通道均采用分體式設計為優(yōu)選，以便利超導線圈的置入，且分體式結(jié)構(gòu)各部分之間密封連接。

所述分體式設計為環(huán)形槽與環(huán)形帶的分體式組合為優(yōu)選，且環(huán)形槽與環(huán)形帶之間密封連接。

所述環(huán)形槽的槽口方向朝向所述圓環(huán)結(jié)構(gòu)外部為優(yōu)選。

所述環(huán)形槽與環(huán)形帶之間的密封連接優(yōu)選為焊接。

所述液氦容器的材質(zhì)優(yōu)選為不銹鋼。

所述第一環(huán)形液氦通道和第二環(huán)形液氦通道之間的非中空部分還留有所述圓環(huán)結(jié)構(gòu)徑向上的徑向通道為優(yōu)選，以便于有關(guān)加速器結(jié)構(gòu)的穿過。

本發(fā)明的液氦容器在圓環(huán)結(jié)構(gòu)的基礎上，采用了兩個環(huán)形液氦通道的設計，通過第一環(huán)形液氦通道上設置的開口引入液氦，將超導線圈浸泡在液氦中，實現(xiàn)了液氦冷卻的功能，冷卻效果好。與此同時，兩個環(huán)形液氦通道內(nèi)部還具有容納超導線圈的功能，使得本發(fā)明液氦容器兼具超導線圈骨架的作用。由于本發(fā)明的液氦容器兼具上述兩種功能，因此其具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小等優(yōu)點。另外，第一環(huán)形液氦通道上設置的開口還是超導線圈和溫度傳感器引出線的通道。

綜上所述，本發(fā)明成功設計了一種超導回旋加速器液氦容器，其能夠有效解決超導線圈的冷卻問題。該液氦容器實際上兼具液氦容器和超導線圈骨架兩種功能，具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可靠性高，應用方便等優(yōu)點，為我國醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的成功研制奠定了基礎。

附圖說明

圖1本發(fā)明的超導回旋加速器用液氦容器示意圖。

圖2本發(fā)明的超導回旋加速器用液氦容器圓環(huán)結(jié)構(gòu)截面圖(開口處)。

附圖標記：1.第一環(huán)形液氦通道，2.第二環(huán)形液氦通道，3.孔道，4.開口，5.徑向通道。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式做進一步的說明。

實施例

如附圖1-2所示，本發(fā)明的超導回旋加速器用液氦容器為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，可采用不銹鋼材質(zhì)，其第一環(huán)形液氦通道1和第二環(huán)形液氦通道2內(nèi)部各容納一組超導線圈。第一環(huán)形液氦通道1上的開口4用于向液氦容器內(nèi)部引入液氦，第一環(huán)形液氦通道1和第二環(huán)形液氦通道2之間采用孔道3連通，以便液氦由第一環(huán)形液氦通道1進入第二環(huán)形液氦通道2，共同形成4.2k低溫壓力容器，確保超導線圈的工作溫度；該開口4同時作為超導線圈和溫度傳感器引出線通道。

將上述液氦容器應用于某超導回旋加速器的研制過程中。具體應用前，首先對其進行真空檢漏，要求漏率低于1×10^-10pal/s，以便滿足真空要求。通過超導回旋加速器的實際運行考驗，證明該液氦容器能夠有效解決超導線圈的冷卻問題，具有方便可靠的優(yōu)點。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于超導回旋加速器領(lǐng)域。為解決我國醫(yī)用質(zhì)子治療加速器研制中沒有成熟的液氦容器可以利用、參考的問題，本發(fā)明提供了一種超導回旋加速器液氦容器。該液氦容器采用圓環(huán)結(jié)構(gòu)，包括均貫通于所述圓環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)向內(nèi)部的第一環(huán)形液氦通道和第二環(huán)形液氦通道，所述第一環(huán)形液氦通道和第二環(huán)形液氦通道之間采用孔道連通，所述第一環(huán)形液氦通道上設有開口。本發(fā)明成功設計了一種超導回旋加速器液氦容器，其能夠有效解決超導線圈的冷卻問題。該液氦容器實際上兼具液氦容器和超導線圈骨架兩種功能，具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可靠性高，應用方便等優(yōu)點，為我國醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的成功研制奠定了基礎。

技術(shù)研發(fā)人員：尹蒙;王川;張素平
受保護的技術(shù)使用者：中國原子能科學研究院
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.25
技術(shù)公布日：2017.10.13