[實用新型]一種超導(dǎo)回旋加速器閥箱

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720905426.0
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN207099418U
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹蒙;王川;張素平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國原子能科學(xué)研究院
• 主分類號: H05H7/00
• 分類號: H05H7/00;H05H13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于超導(dǎo)回旋加速器領(lǐng)域，特別涉及一種超導(dǎo)回旋加速器閥箱。

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(yùn)動，并以高頻電場對回旋運(yùn)動的帶電粒子進(jìn)行反復(fù)加速的裝置。其中，超導(dǎo)回旋加速器是目前醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的核心設(shè)備。

醫(yī)用質(zhì)子治療加速器是當(dāng)今世界最尖端的放射治療設(shè)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(dá)國家掌握并應(yīng)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(jìn)行逐一突破才能得以完成，而超導(dǎo)回旋加速器閥箱便是其中之一。

超導(dǎo)回旋加速器的磁場主要由超導(dǎo)線圈提供，超導(dǎo)線圈進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)需要一定的低溫條件，若不滿足超導(dǎo)線圈的低溫條件，超導(dǎo)線圈將發(fā)生失超，影響超導(dǎo)回旋加速器的使用，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生超導(dǎo)線圈燒毀事故。

為解決這一問題，通常可以考慮采用液氦來形成這種低溫條件。然而我國氦氣資源嚴(yán)重缺乏，液氦的供應(yīng)主要依賴國外進(jìn)口，進(jìn)口價格昂貴，因此在采用液氦對超導(dǎo)線圈進(jìn)行冷卻時，需要盡可能減少液氦的使用量，以便壓縮成本。

目前，國外有在超導(dǎo)回旋加速器上采用閥箱以降低液氦用量的設(shè)計，但由于其沒有詳細(xì)公開閥箱的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)，因此在我國醫(yī)用質(zhì)子治療加速器的研制過程中無法加以利用、參考。基于這種現(xiàn)實，若要提升我國醫(yī)用質(zhì)子治療加速器在未來市場中的競爭力，降低使用成本，就需要自行開發(fā)一種超導(dǎo)回旋加速器閥箱。

實用新型內(nèi)容

為提升我國醫(yī)用質(zhì)子治療加速器在未來市場中的競爭力，降低使用成本，本實用新型提供了一種超導(dǎo)回旋加速器閥箱。

該閥箱包括液氦冷凝器、冷屏、外真空室、液氦輸送管、導(dǎo)線和若干制冷機(jī)，所述液氦冷凝器位于冷屏內(nèi)部，所述冷屏位于外真空室內(nèi)部；所述液氦冷凝器為密閉容器，其通過若干液氦冷凝器吊桿懸吊在外真空室頂板下方，所述液氦冷凝器上還設(shè)有引出管；所述冷屏本體上對應(yīng)于所述引出管處設(shè)有開口；所述外真空室上對應(yīng)于所述引出管處設(shè)有外接管路，外真空室上還設(shè)有抽氣口；所述液氦輸送管和導(dǎo)線均穿過外真空室壁和液氦冷凝器壁，并經(jīng)由液氦冷凝器的引出管引出；所述冷屏包括頂部開口的冷屏本體和冷屏頂板，所述冷屏本體由若干冷屏本體吊桿懸吊在外真空室頂板下方；所述導(dǎo)線位于外真空室壁和液氦冷凝器壁之間的部分，其部分外表面上還可以敷設(shè)有銦-氮化鋁-銦夾層結(jié)構(gòu)，且夾層結(jié)構(gòu)的另一面與冷屏頂板相接觸；所述外真空室頂板上設(shè)有若干制冷機(jī)置入管，各制冷機(jī)的冷頭由制冷機(jī)置入管伸入外真空室內(nèi)部，各制冷機(jī)的冷頭通過導(dǎo)熱材料與液氦冷凝器相連接；所述冷屏頂板與各制冷機(jī)置入管之間固定連接。

所述液氦冷凝器外壁上還設(shè)有加熱器和溫度傳感器為優(yōu)選，以便發(fā)生失超問題時對液氦冷凝器進(jìn)行溫度監(jiān)控和加熱。

所述液氦冷凝器上還設(shè)有減壓閥為優(yōu)選，以便發(fā)生失超時釋放壓力。

所述液氦冷凝器吊桿的數(shù)量和冷屏本體吊桿的數(shù)量均優(yōu)選為4個，且均勻排布，以提供更好的懸吊平衡性。

所述液氦冷凝器吊桿和冷屏本體吊桿的材質(zhì)優(yōu)選為玻璃纖維。

所述冷屏頂板與冷屏本體之間采用若干導(dǎo)冷帶連接為優(yōu)選，以冷卻冷屏本體。

所述冷屏本體外壁上還包覆有絕熱材料為優(yōu)選，進(jìn)一步減少熱量的傳遞。

所述冷屏本體外壁上還設(shè)有溫度傳感器為優(yōu)選，以便發(fā)生失超問題時對冷屏本體溫度進(jìn)行監(jiān)控。

所述各制冷機(jī)的冷頭與所述導(dǎo)熱材料之間還設(shè)有銦墊片為優(yōu)選，進(jìn)一步提高導(dǎo)熱效率。

綜上所述，本實用新型的超導(dǎo)回旋加速器閥箱能夠進(jìn)行氦氣冷凝，實現(xiàn)液氦循環(huán)使用，解決了超導(dǎo)磁體冷卻用液氦用量過大的問題，有利于降低使用成本，提高我國醫(yī)用質(zhì)子治療加速器在未來市場中的競爭力。

附圖說明

圖1本實用新型的超導(dǎo)回旋加速器閥箱結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1.液氦冷凝器，2.外真空室，3.液氦輸送管，4.導(dǎo)線，5.制冷機(jī)，6.液氦冷凝器吊桿，7.引出管，8.開口，9.外接管路，10.抽氣口，11.冷屏本體，12.冷屏頂板，13.冷屏本體吊桿，14.制冷機(jī)置入管，15.導(dǎo)熱材料，16.加熱器，17.溫度傳感器，18.減壓閥，19.導(dǎo)冷帶，20.銦墊片。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式做進(jìn)一步的說明。

實施例