我国强流高功率质子加速器创世界纪录

2021-02-23 10:26:39 信息来源:网络
  ADS是加速器和反应堆的"组合",它们可以将半衰期为几十万年的放射性废物转化为数百年的短命废物,将短命的废物转化为裂变产物,并在此过程中发电。
  射频超导大电流大功率质子直线加速器是ADS的三大关键系统之一,高电流、大功率离子束是核科学技术的前沿,也是发达国家抢占的战略制高点,10 mA连续波强流高功率质子束的稳定加速是世界近20年来的一项长期目标,无论是物理上还是技术上都是一个前所未有的挑战。
  10 mA连续波质子束在ADS超导直线加速器样机中的成功加速,将为我国正在建设的"大电流重离子加速器(HIAF)"和加速器驱动的嬗变研究装置(CiADS)"提供强有力的支撑,同时验证了今后商用ADS装置10 mA束流强度的可行性,为中国今后率先建设ADS商用设备和加速器驱动的先进核裂变能装置奠定了基础。
  同时,这一突破首次证明了全超导直线加速器能够稳定地加速5~10 Ma的连续波质子束,这是国际加速器领域长期以来所追求的,为同类大电流大功率加速器装置的研制和世界上的一系列重大应用提供了成功的先例。
  据了解,几十兆瓦高功率连续波质子超导加速器是满足各国主要战略需要的核心技术,如核废料的演变、稀有同位素的生产和高通量中子的生产,射频超导加速器的建设和高功率稳定运行的不断突破,为研究核废料的转化处理和新的元素合成奠定了基础,也将为我国医疗放射性同位素的大规模大规模生产作出贡献。
  据报道,2011年,中国科学院启动了"未来先进裂变能源-ADS转化系统"(简称"ADS试点工程")战略先导科技项目(A类)的实施。自承担研制大电流、大功率质子超导直线加速器的重要任务以来,现代物理研究所十多年来一直致力于解决关键问题,自力更生、自强不息,始终坚持关键核心技术的自主创新。
  研发团队创造了一个又一个世界纪录:2014年RF四极加速器10 mA连续波质子束稳定运行;2015年完成5兆伏质子超导直线加速器和3Ma质子超导直线加速器的研制和测试;2016年完成10兆比特电子伏和2Ma质子超导直线加速器的研制;25兆电子伏质子超导直线加速器于2017年通过专家测试和验收。
  经过ADS试点专项验收后,现代物理研究所克服了许多困难,继续开展连续波大功率束流稳定运行技术的研究,稳步提高了加速束流功率和连续工作束流供电时间。2019年1月,实现了30 kW连续波质子束功率大于100小时稳定运行的重要阶段成就。2021年1月,又取得了突破,最大束流强度为5.6mA,最大束流功率为110.9千瓦,可操作100千瓦连续束流。
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