公布日：2023.04.04
申請日：2022.10.14
分類號：C02F1/30(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種超導(dǎo)電子加速裝置、廢水處理系統(tǒng)和方法，裝置包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架上的超導(dǎo)腔、屏蔽組件、功率源組件和制冷組件；所述屏蔽組件用于給所述超導(dǎo)腔提供真空環(huán)境，所述超導(dǎo)腔設(shè)置在屏蔽組件內(nèi)；所述制冷組件包括伸入屏蔽組件內(nèi)的一級冷頭和二級冷頭，所述一級冷頭和二級冷頭連接，所述超導(dǎo)腔表面設(shè)有導(dǎo)冷塊，所述二級冷頭通過柔性冷鏈與導(dǎo)冷塊連接；所述功率源組件用于向超導(dǎo)腔提供功率，在超導(dǎo)腔內(nèi)建立射頻電磁場，以對超導(dǎo)腔內(nèi)的電子束進(jìn)行加速；所述超導(dǎo)腔體連接有與之相通的真空管道，所述真空管道用于將電子束輸入所述超導(dǎo)腔，以及將電子束從超導(dǎo)腔輸出。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，方便進(jìn)行維護(hù)，廢水處理效果好。
權(quán)利要求書
1.一種超導(dǎo)電子加速裝置，其特征在于：包括機(jī)架(100)、設(shè)置在機(jī)架上的超導(dǎo)腔(1)、屏蔽組件(2)、功率源組件(3)和制冷組件(4)；所述屏蔽組件用于給所述超導(dǎo)腔提供真空環(huán)境，所述超導(dǎo)腔設(shè)置在屏蔽組件內(nèi)；所述制冷組件包括伸入屏蔽組件內(nèi)的一級冷頭(41)和二級冷頭(42)，所述一級冷頭和二級冷頭連接，所述超導(dǎo)腔表面設(shè)有導(dǎo)冷塊(43)，所述二級冷頭通過柔性冷鏈(44)與導(dǎo)冷塊連接；所述功率源組件用于向超導(dǎo)腔提供功率，在超導(dǎo)腔內(nèi)建立射頻電磁場，以對超導(dǎo)腔內(nèi)的電子束進(jìn)行加速；所述超導(dǎo)腔體連接有與之相通的真空管道(5)，所述真空管道用于將電子束輸入所述超導(dǎo)腔，以及將電子束從超導(dǎo)腔輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電子加速裝置，其特征在于：所述屏蔽組件包括冷屏封閉層(21)、磁屏蔽層和真空罩(22)，所述磁屏蔽層設(shè)置在超導(dǎo)腔的外圍，所述冷屏封閉層設(shè)置在磁屏蔽層和真空罩之間，所述真空罩和超導(dǎo)腔之間形成真空的夾層空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電子加速裝置，其特征在于：所述制冷組件還包括冷板(45)，所述二級冷頭與冷板之間連接有第一柔性冷鏈，所述冷板設(shè)置在導(dǎo)冷塊的側(cè)邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電子加速裝置，其特征在于：所述超導(dǎo)腔的內(nèi)表面設(shè)有膜層，所述膜層采用高溫超導(dǎo)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種超導(dǎo)電子加速裝置，其特征在于：所述膜層采用Nb3Sn材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電子加速裝置，其特征在于：所述導(dǎo)冷塊采用銅塊，所述導(dǎo)冷塊設(shè)有若干塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超導(dǎo)電子加速裝置，其特征在于：所述真空罩上設(shè)有減震器(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超導(dǎo)電子加速裝置，其特征在于：所述功率源組件包括耦合器(31)和速調(diào)管，所述耦合器一端與速調(diào)管連接，另一端與超速腔連接。
9.一種廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括：電子束流加速系統(tǒng)：包括如權(quán)利要求1～8任一所述的超導(dǎo)電子加速裝置，用于將電子束進(jìn)行加速；電子束流注入系統(tǒng)：用于提供電子束；電子束流傳輸系統(tǒng)：用于將電子束流注入系統(tǒng)輸出的電子束移動到電子束流加速系統(tǒng)，以及將經(jīng)過電子束流加速系統(tǒng)加速后的電子束移動到電子束流引出系統(tǒng)；以及用于監(jiān)控電子束的狀態(tài)和位置，在電子束進(jìn)入和離開電子束流加速系統(tǒng)時對電子束進(jìn)行聚焦；低電平控制系統(tǒng)：用于監(jiān)控超導(dǎo)電子加速裝置的運(yùn)行，維持超導(dǎo)腔內(nèi)的電磁場幅度和相位穩(wěn)定；真空系統(tǒng)：用于提供真空環(huán)境，使真空管道內(nèi)、超導(dǎo)腔內(nèi)和屏蔽組件內(nèi)處在真空狀態(tài)；電子束流引出系統(tǒng)：用于將集中分布的電子束掃描成離散分布的電子束，以及將電子束掃描成預(yù)設(shè)的形狀后照射出去。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電子束流注入系統(tǒng)提供的電子束能量為30keV～500keV，電子束平均流強(qiáng)大于或等于100mA，電子束橫向截面尺寸小于或等于4cm，電子束的頻率處于連續(xù)波狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電子束流引出系統(tǒng)包括掃描磁鐵、與掃描磁鐵連接的掃描盒，所述掃描盒內(nèi)為真空狀態(tài)，所述掃描盒上設(shè)有讓電子束通過的輻照窗口。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種廢水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述在電子束進(jìn)入和離開電子束流加速系統(tǒng)時對電子束進(jìn)行聚焦，具體包括：當(dāng)電子束進(jìn)入電子束流加速系統(tǒng)前，進(jìn)入螺線管進(jìn)行聚焦，使電子束的橫向截面尺寸≤4cm；當(dāng)電子束離開電子束流加速系統(tǒng)后，進(jìn)入螺線管進(jìn)行聚焦，使電子束的橫向截面尺寸≤5cm。
13.一種廢水處理方法，其特征在于：采用如權(quán)利要求9～12任一所述的廢水處理系統(tǒng)來進(jìn)行廢水處理。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決超導(dǎo)電子加速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，導(dǎo)致廢水處理成本增加的問題，本發(fā)明提供一種超導(dǎo)電子加速裝置、廢水處理系統(tǒng)和方法。
一種超導(dǎo)電子加速裝置，包括機(jī)架、設(shè)置在機(jī)架上的超導(dǎo)腔、屏蔽組件、功率源組件和制冷組件；
所述屏蔽組件用于給所述超導(dǎo)腔提供真空環(huán)境，所述超導(dǎo)腔設(shè)置在屏蔽組件內(nèi)；
所述制冷組件包括伸入屏蔽組件內(nèi)的一級冷頭和二級冷頭，所述一級冷頭和二級冷頭連接，所述超導(dǎo)腔表面設(shè)有導(dǎo)冷塊，所述二級冷頭通過柔性冷鏈與導(dǎo)冷塊連接；
所述功率源組件用于向超導(dǎo)腔提供功率，在超導(dǎo)腔內(nèi)建立射頻電磁場，以對超導(dǎo)腔內(nèi)的電子束進(jìn)行加速；
所述超導(dǎo)腔體連接有與之相通的真空管道，所述真空管道用于將電子束輸入所述超導(dǎo)腔，以及將電子束從超導(dǎo)腔輸出。結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，方便維護(hù)，應(yīng)用范圍廣。
可選的，所述屏蔽組件包括冷屏封閉層、磁屏蔽層和真空罩，所述磁屏蔽層設(shè)置在超導(dǎo)腔的外圍，所述冷屏封閉層設(shè)置在磁屏蔽層和真空罩之間，所述真空罩和超導(dǎo)腔之間形成真空的夾層空間。屏蔽組件為超導(dǎo)腔屏蔽掉干擾，避免對電子束移動造成干擾。
可選的，所述制冷組件還包括冷板，所述二級冷頭與冷板之間連接有第一柔性冷鏈，所述冷板設(shè)置在導(dǎo)冷塊的側(cè)邊。制冷組件的制冷效果好、成本低。
可選的，所述超導(dǎo)腔的內(nèi)表面設(shè)有膜層，所述膜層采用高溫超導(dǎo)材料。高溫超導(dǎo)材料的超導(dǎo)腔工作穩(wěn)定性好。
可選的，所述膜層采用Nb3Sn材料。
可選的，所述導(dǎo)冷塊采用銅塊，所述導(dǎo)冷塊設(shè)有若干塊。通過固體傳遞熱量的方式實現(xiàn)超導(dǎo)腔的冷卻。
可選的，所述真空罩上設(shè)有減震器。減小制冷組件振動對超導(dǎo)腔的影響。
可選的，所述功率源組件包括耦合器和速調(diào)管，所述耦合器一端與速調(diào)管連接，另一端與超速腔連接。功率源組件為超導(dǎo)腔提供功率。
一種廢水處理系統(tǒng)，包括：
電子束流加速系統(tǒng)：包括超導(dǎo)電子加速裝置，用于將電子束進(jìn)行加速；
電子束流注入系統(tǒng)：用于提供電子束；
電子束流傳輸系統(tǒng)：用于將電子束流注入系統(tǒng)輸出的電子束移動到電子束流加速系統(tǒng)，以及將經(jīng)過電子束流加速系統(tǒng)加速后的電子束移動到電子束流引出系統(tǒng)；以及用于監(jiān)控電子束的狀態(tài)和位置，在電子束進(jìn)入和離開電子束流加速系統(tǒng)時對電子束進(jìn)行聚焦；
低電平控制系統(tǒng)：用于監(jiān)控超導(dǎo)電子加速裝置的運(yùn)行，維持超導(dǎo)腔內(nèi)的電磁場幅度和相位穩(wěn)定；
真空系統(tǒng)：用于提供真空環(huán)境，使真空管道內(nèi)、超導(dǎo)腔內(nèi)和屏蔽組件內(nèi)處在真空狀態(tài)；
電子束流引出系統(tǒng)：用于將集中分布的電子束掃描成離散分布的電子束，以及將電子束掃描成預(yù)設(shè)的形狀后照射出去。廢水處理系統(tǒng)的成本較低，有利于降低廢水處理成本，系統(tǒng)工作容易控制，穩(wěn)定性好。
可選的，所述電子束流注入系統(tǒng)提供的電子束能量為30keV～500keV，電子束平均流強(qiáng)大于或等于100mA，電子束橫向截面尺寸小于或等于4cm，電子束的頻率處于連續(xù)波狀態(tài)。廢水處理效果好。
可選的，所述電子束流引出系統(tǒng)包括掃描磁鐵、與掃描磁鐵連接的掃描盒，所述掃描盒內(nèi)為真空狀態(tài)，所述掃描盒上設(shè)有讓電子束通過的輻照窗口。提高廢水處理的效果。
可選的，所述在電子束進(jìn)入和離開電子束流加速系統(tǒng)時對電子束進(jìn)行聚焦，具體包括：
當(dāng)電子束進(jìn)入電子束流加速系統(tǒng)前，進(jìn)入螺線管進(jìn)行聚焦，使電子束的橫向截面尺寸≤4cm；
當(dāng)電子束離開電子束流加速系統(tǒng)后，進(jìn)入螺線管進(jìn)行聚焦，使電子束的橫向截面尺寸≤5cm。有效避免電子束損失在超導(dǎo)腔內(nèi)表面。
一種廢水處理方法，采用所述廢水處理系統(tǒng)來進(jìn)行廢水處理。廢水處理效果好、效率高、成本較低。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供一種超導(dǎo)電子加速裝置，用于對電子束進(jìn)行加速，可應(yīng)用在廢水處理領(lǐng)域，該裝置加速的電子束流強(qiáng)高，提高廢水處理的效率；超導(dǎo)電子加速裝置中設(shè)有制冷組件，通過固體傳導(dǎo)的方式對超導(dǎo)腔進(jìn)行冷卻，使超導(dǎo)腔在低溫下穩(wěn)定運(yùn)行，無需將超導(dǎo)腔浸泡在液氦中冷卻，省去了價格昂貴、占地規(guī)模大的液氦低溫站，能夠顯著降低超導(dǎo)電子加速裝置的應(yīng)用難度，大大拓展其應(yīng)用范圍；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，占地面積小，降低了成本，方便進(jìn)行維護(hù)。
本發(fā)明提供一種廢水處理系統(tǒng)，電子束流加速系統(tǒng)能夠使電子束加速，超導(dǎo)電子加速裝置的成本較低，應(yīng)用范圍廣；電子束流傳輸系統(tǒng)能夠控制電子束移動，監(jiān)控電子束的狀態(tài)和位置；低電平控制系統(tǒng)監(jiān)控超導(dǎo)電子加速裝置的運(yùn)行，維持超導(dǎo)腔內(nèi)的電磁場幅度和相位穩(wěn)定；電子束流引出系統(tǒng)能夠?qū)㈦娮邮鴴呙璩深A(yù)設(shè)的形狀后照射出去；廢水處理系統(tǒng)對廢水處理效率高、效果好。
本發(fā)明提供一種廢水處理系統(tǒng)，電子束流加速系統(tǒng)能夠使電子束加速，超導(dǎo)電子加速裝置的成本較低，應(yīng)用范圍廣，有利于降低廢水處理的成本，提高廢水處理效率。
（發(fā)明人：何源;楊自欽;張軍輝;蔣天才;白峰;李春龍;王志軍;李璐;邱豐;劉魯北;張升學(xué);徐孟鑫;郭浩;孫列鵬;高鄭;陳奇;張生虎;王玥）
