Одной из серьезных проблем для стабильной работы ВЭПП-4М является сильная зависимость геометрических размеров резонаторов ВЭПП-4М от температуры охлаждающей воды. Изменение температуры воды приводит к перестройке высших мод ВЧ-поля резонатора, появлению продольных неустойчивостей ускоряемых сгустков и ограничению их интенсивности.
В 2003 г на основной резонатор (No.3) для испытания была установлена система термостабилизации охлаждающей воды, которая состоит из бака, высокоточных датчиков, измеряющих температуру воды на входе и выходе бака, и цепи обратной связи, регулирующей температуру. Успешные испытания на одном из резонаторов прототипа системы термостабилизации, который позволил снизить амплитуду изменения температуры воды с нескольких градусов до 0.2°С, подтверлили возможность создания стационарной системы стабилизации температуры охлаждающей воды для всех резонаторов ВЭПП-4М.
Такая система была успешно разработана, изготовлена и испытана, и в настоящее время находится в эксплуатации на комплексе ВЭПП-4. Использование современной электроники и развитых методов регулировки обратной связи привело к уменьшению амплитуды колебаний температуры охлаждающей воды до величины, не превышающей 0.05°С (см. рисунок).