根据加速器对水冷系统的技术要求, 水冷系统分为两大部分:一部分是加速管的冷却,由于其温度控制较严格,采用恒温水冷,这部分又包括水循环系统、制冷系统和控制保护系统三部分,并组装在机柜内;另一部分是普通水冷,用于其它发热部件,这部分主要包括加速器循环系统和冷却塔循环系统两部分,以水作为冷媒,主要工作原理是从加速器回来的热水经过热交换器与冷却塔循环水进行热量交换,将加速器循环系统的水进行冷却,而冷却塔循环水通过冷却塔散热。
直线加速器的冷却和散热系统基于制冷机的工作原理，它采用循环水做为介质进行热量交换，由冷剂制冷给水降温，再通过水对直线加速器部件进行降温，如此不断地循环，将微波源等部件在工作过程中产生的热量带走。为保证直线加速器部件处在相对恒定的温度状态下，冷却和散热系统需要一定的压力和流量。水冷却系统一般由蒸发器、冷凝器、水泵、压缩机四大部件组成，设备工作时产生的热量经过压缩机制冷系统的制冷循环最终传导到空气中。相应的控制器件可以按设定的参数要求控制压缩机制冷系统的工作，从而保证设备的冷却水温度始终控制在指定的范围。
