CEPC部分双环方案低温系统讨论

1、1会计学CEPC部分双环方案低温系统讨论部分双环方案低温系统讨论223Higgs单环单环（Pre-CDR）Higgs局部双环局部双环（高亮度（高亮度Higgs局部双环局部双环（低功率）（低功率）Z-pole局部双环局部双环超导腔超导腔频率频率（MHz）650650650650超导腔总数超导腔总数38438438432超导腔超导腔cell数数5221腔数腔数 / 恒温器恒温器4662恒温器长度（恒温器长度（m） 1010105恒温器数目恒温器数目 / 高频半分区高频半分区6441恒温器总数恒温器总数96646416腔压（腔压（MV） 18.259.59.264.47加速梯度（加速梯度（MV/m）

2、 15.820.620.119.4超导腔有效长度（超导腔有效长度（m）1.1530.4610.4610.231R/Q（） 514206206103品质因数品质因数Q0 4E102E10 2E10 5.0E9每腔储能（每腔储能（J） 158.7107.4 102.147.6运行温度（运行温度（K）2222每腔高阶模功率（每腔高阶模功率（kW）3.60.80.50.2每腔每腔2 K动态热负荷动态热负荷（W）16.2 21.9 20.8 38.9CEPC 部分双环超导腔主要参数频率频率（MHz）每腔电每腔电压压（MV）占空占空比比每腔每腔cell数数腔数腔数Module数数R/QQ温度温度（K)每个

3、腔壁每个腔壁动态损耗动态损耗（W）总的动态损总的动态损耗耗（kW)Booster环环13002020%92563210362E1023.860.99主环（单主环（单环）环）65017.9CW5384965144E10215.65.99主环（部主环（部分双环）分双环）6509.5CW2384645142E10221.98.4144Booster环，环，1.3GHz 超导腔超导腔Cryomodule：8*9cell数量数量热负荷热负荷/module（W）总热负荷（总热负荷（KW）总的等效总的等效4.5K热负荷热负荷（KW)80K5K2K80K5K2K静态热负荷静态热负荷321402034.480.

4、640.1腔壁动态热负荷腔壁动态热负荷321401023.24.480.320.74HOM动态热负荷动态热负荷3252.83.27.21.690.100.23控制阀箱及低温管控制阀箱及低温管线线165010100.80.160.16小计小计11.451.221.47合计（余量因子合计（余量因子1.54）12.991.882.26等效等效4.5K热负荷热负荷1.341.747.310.385主环，主环，650MHz 超导腔超导腔Cryomodule：4*5cell数量数量80K单位单位热负荷热负荷（W）5K单位单位热负荷热负荷（W）2K单位单位热负荷热负荷（W）80K热负荷热负荷（KW）5K热负

5、荷热负荷（KW）2K热负荷热负荷（KW）总的等效总的等效4.5K热负荷热负荷（KW）静态热负荷静态热负荷9620040819.23.840.77腔壁动态热负荷腔壁动态热负荷962004062.419.23.845.99HOM动态热负荷动态热负荷 96390391337.443.741.25控制阀箱及管线控制阀箱及管线485010102.40.480.48小计小计78.2411.98.48合计（余量因子合计（余量因子1.54）120.4918.3313.06等效等效4.5K热负荷热负荷（KW）9.1216.9742.1368.226主环，主环，650MHz 超导腔超导腔Cryomodule：6*

6、2-cell数量数量80K单位单位热负荷热负荷（W）5K单位单位热负荷热负荷（W）2K单位单位热负荷热负荷（W）80K热负荷热负荷（KW）5K热负荷热负荷（KW）2K热负荷热负荷（KW）总的等效总的等效4.5K热负荷热负荷（KW）静态热负荷静态热负荷64300601219.23.840.77腔壁动态热负荷腔壁动态热负荷6430060131.5819.23.848.421HOM动态热负荷动态热负荷 6414414.44.89.210.9210.307控制阀箱及管线控制阀箱及管线325010101.60.320.32小计小计49.218.929.82合计（余量因子合计（余量因子1.54）50.75

7、13.7415.12等效等效4.5K热负荷热负荷（KW）5.712.448.666.677单位增强器主环40-80K5-8K2K40-80K5-8K2K各温区总的热负荷KW12.991.882.26120.4918.3313.06等效4.5K热负荷KW1.341.747.39.1216.9742.13总的4.5K等效热负荷KW10.3868.22 (66.67)CEPC总热负荷KW78.6 (77.05)880K热负荷热负荷5K热负荷热负荷2K热负荷热负荷Boost总的热负荷（总的热负荷（KW）17.631.882.26主环总的热负荷（主环总的热负荷（KW）120.43 (75.79)18.3

8、3 (13.74)13.06(15.12)CEPC总热负荷（总热负荷（KW）138.06(93.42)20.21(15.62)15.32(17.38)制冷机效率（制冷机效率（W/W)16.4197.9703.0电功率消耗（电功率消耗（MW）2.26(1.53)4.00(3.09)10.77(12.22)总的电功率消耗（总的电功率消耗（MW）17.63(16.84)910共设共设8个低温超导个低温超导站点：站点：每个站点每个站点Booster环环4台台Cryomodule，共共32台；台；每个站点主环每个站点主环12台台(或或8台）台）Cryomodule，共，共96台（或台（或i64台）。台）

9、。每个站点的低温制每个站点的低温制冷能力为冷能力为12KW4.5K，共，共96KW4.5K 制冷制冷能力。能力。 + Cryo + 1/2Cryo 111213（A）常温泵 (C) 冷压机(B)常温泵和冷压机142K15压缩机上冷箱压缩机上冷箱下冷箱下冷箱冷压缩机冷压缩机氦气储罐水电气连接冷箱超导腔组元超导腔组元液氮系统地面设备竖井地下设备隧道80-150m特点：1）压缩机、储气罐以及水电仪表空气气等常温设备全部安装在地面； 2）带液氮预冷的上冷箱也安装在地面上，防止液氮或氮气进入地下造成安全隐患； 3）低于液氮温区的设备全部安装在地下，以减少距离上的传热损失；1617181920212223

10、242526273000L DewarCavity 1Cavity 14Magnet 14PhaseSeperatorPump StationPV9101HV9100HV9121HV9111Gas Bag(30m3) Recovery andPurificationGas Bag(100m3)Cold BoxMagnet 1ORSTurbinesOperationCryomodulesHorizontalTestStationVerticalTestStationLN2 InletGN2 outFrom SafetyvalvesCompressorStoragetank1Storagetank

11、2Storagetank3From othersystems in IHEPLN2 precoolingGN2LN2 shield5K He shield2829Existing 4.4K cryogenic facility at TLS303132谢谢各位谢谢各位! !32频率频率（MHz）每腔电每腔电压压（MV）占空占空比比每腔每腔cell数数腔数腔数Module数数R/QQ温度温度（K)每个腔壁每个腔壁动态损耗动态损耗（W）总的动态损总的动态损耗耗（kW)Booster环环13002020%92563210362E1023.860.99主环（单主环（单环）环）65017.9CW5384965144E10215.65.99主环（部主环（部分双环）分双环）6509.5CW2384645142E10221.98.41333334共设共设8个低温超导个低温超导站点：站点：每个站点每个站点Booster环环4台台Cryomodule，共共32台；台；每个站点主环每个站点主环12台台(或或8台）台）Cryomodule，共，共96台（或台（或i64台）。台）。每个站点的低温制每个站点的低温制冷能力为冷能力为12KW4.5K，共，共96KW4.5K 制冷制冷能力。能力。 + Cryo + 1/2Cryo 35共设共设8