650 MHz超导腔的传导冷却结构设计及数值模拟

为了实现仅依靠小型制冷机和热传导方式带走超导腔热量、抛弃复杂的液氦系统,对超导腔的传导冷却结构展开了研究。根据传热要求为650 MHz超导腔初步设计了5种不同的冷却结构,并使用数值模拟软件进行传热仿真,研究了不同的冷却结构、冷却结构的材料和接触热阻等因素对冷却效果的影响。研究结果表明:设计3个冷头比2个冷头更合理,连接冷头和冷环的热桥长度与超导腔的温度近似成线性关系,束管处的热桥有利于截断束管漏热。热桥材料采用高纯铝的冷却效果好于高纯无氧铜,同时热桥与冷环的接触热阻应控制在10 K·cm²/W以下。