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我国强流高功率质子加速器研制再创世界纪录 实现10毫安束流稳定运行

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发表于 2021-02-23 14:53 超大游击队员 | 显示全部楼层 |阅读模式

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近日,中国科学院近代物理研究所独立自主研制的加速器驱动的嬗变系统(ADS)取得新进展,其关键系统超导直线加速器样机在国际上首次实现束流强度10毫安连续波质子束176千瓦运行指标,并于12日凌晨2:20实现10毫安束流稳定运行。这一科研进展验证了ADS商用装置束流强度10毫安指标的可行性,同时也为我国在建的国家重大科技基础设施“强流重离子加速器”“加速器驱动嬗变研究装置”提供了重要支撑。

2011年中国科学院启动实施战略性先导科技专项(A类)“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”。射频超导强流高功率质子直线加速器是ADS三大关键系统之一。强流高功率离子束是核科学和核技术前沿,也是各发达国家争先抢占的战略高地。实现10毫安连续波强流高功率质子束稳定加速是国际上近20年来长期追求的目标,无论物理上还是技术上都存在前所未有的巨大挑战。采用全超导直线加速器加速5毫安以上连续波质子束从未在国际上被验证或实现。中国科学院近代物理所自接到任务开始,始终坚持关键核心技术自主创新, 2017年6月与中国科学院高能物理团队一起完成25兆电子伏加速器专家测试通过验收,建成了ADS加速器原型样机,突破了射频超导直线加速器这一“卡脖子”技术。

ADS加速器原型样机验收后,近代物理所科研团队继续开展连续波高功率束流稳定运行技术研究,并不断稳步提高运行功率和连续运行时间。春节期间,团队仍夜以继日地奋战在科研一线,解决了一个又一个难题,实现10毫安下的束流快速恢复和稳定运行,功率达到176千瓦,可用性达到90%以上,再次刷新由团队自己创造的世界纪录。

数十兆瓦的高功率连续波超导加速器是核废料嬗变处理、医用同位素生产、高通量中子源等国家重大战略需求的核心技术。在射频超导加速器建设和高功率稳定运行上取得的新突破,奠定了核废料嬗变处理和新元素合成研究的基础,也将助力我国医用放射性同位素的规模量产。(总台央视记者 帅俊全)
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 楼主| 发表于 2021-02-23 14:53 超大游击队员 | 显示全部楼层
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CDer:001135725
发表于 2021-02-24 11:17 | 显示全部楼层
它这个最主要突破应该是“大电流”和“直线就加速器”。但从参数来看,176KW, 20MeV,比已经运行的“中国散列中子源”要低。
“中国散裂中子源的主要原理是通过离子源产生负氢离子,利用一系列直线加速器将负氢离子加速到80MeV,之后将负氢离子经剥离作用变成质子后注入到一台快循环同步加速器中,将质子束流加速到1.6GeV的能量,引出后经束流传输线打向钨靶,在靶上发生散裂反应产生中子,通过慢化器、中子导管等引向中子谱仪,供用户开展实验研究。”
散列中子源同样可以达到100多KW,1.6eV。但是电流只有uA,远低于这个项目。而且散列中子源采用环形同步加速器,占地面积太大。
所以本项目突破点应该是10mA和直线加速器。如果要达到实用,按照ADS规划,应该需要达到200MeV以上,最好是1.6GeV,还要实现10mA这个电流。其路漫漫啊。
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