孙良瑞 葛 锐 李少鹏 李 梅 韩瑞雄 常正则徐妙富 张祥镇 杨啸辰

(1 中国科学院高能物理研究所 北京 100049)

(2 中国科学院粒子加速器物理与技术重点实验室 北京 100049)

(3 中国科学院高能物理研究射频超导与低温研究中心 北京 100049)

1 引 言

先进光源技术研发与测试平台(Platform of Advanced Photon Source,简称PAPS)已于2017 年2 月启动建设,2021 年1 月底PAPS 低温系统已完成核心设备2 500 W 制冷机的验收,预计2021 年完成整个项目的建设。PAPS 低温系统建成后将成为目前中国国内温度最低、规模较大和制冷能力较强的超导腔性能测试和超流氦性能研究基地之一,支撑各种超导腔型研发过程中的超导腔垂直/水平性能测试和带束流测试。

随着超导加速器逐渐成为未来加速器发展的趋势,国内外多个实验室逐步开展和扩大2 K 低温系统的规模,以满足日益增加的超导加速器的发展需求。国内外具有代表性的2 K 或1.8 K 系统介绍如下:1994 年欧洲核子中心(CERN)建造7TeV 大型强子对撞机(LHC),2007 年LHC 低温系统温度达到1.8 K,是目前世界上最大的氦低温制冷系统[1];日本高能加速器研究机构(KEK)为ILC 和cERL 的预研建立了100 W@2 K 的STF 装置,开展高梯度超导腔的测试和运行,通过此套低温系统的建设,KEK 积累了丰富的2 K 低温系统的运行经验[2-3],从而为其ERL 装置中2 K 低温系统打下了良好的基础;德国电子同步辐射实验室(DESY)的TESLA 项目低温系统的制冷量为2.5 kW@2 K[4];美国有较多2 K 超流氦低温系统项目,杰弗逊实验室建立的CEBAF(Continuous Electron Beam Accelerator Facility)低温系统制冷量为4.2 kW@ 2.1 K[5];ORNL 实验室(Oak Ridge National Laboratory)建立的欧洲散裂中子源SNS 低温系统制冷量为2.4 kW@2.1 K[6];SLAC 实验室建立的LCLSII 的低温系统制冷量为4 kW@2 K[7];此外还有ERL 7.5 KW@ 1.8 K 低温系统[8],FRIB 3.6 kW@