我國強流高功率質(zhì)子加速器研制再創(chuàng)世界紀(jì)錄
從中國科學(xué)院近代物理研究所獲悉,該所獨立自主研制的加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(ADS)超導(dǎo)直線加速器樣機在國際上首次實現(xiàn)束流強度10毫安連續(xù)波質(zhì)子束176千瓦運行指標(biāo),并于12日凌晨2:20,實現(xiàn)10毫安束流穩(wěn)定運行。事實上,采用全超導(dǎo)直線加速器加速5毫安以上連續(xù)波質(zhì)子束此前從未在國際上被驗證或?qū)崿F(xiàn)。 ADS實際上是加速器和反應(yīng)堆的“結(jié)合體”,可將乏燃料中那些半衰期高達(dá)數(shù)十萬年的放射性廢物變成幾百年的短壽命廢物,將短壽命廢物變成裂變產(chǎn)物,并在此過程中發(fā)電。 射頻超導(dǎo)強流高功率質(zhì)子直線加速器是ADS三大關(guān)鍵系統(tǒng)之一。實現(xiàn)10毫安連續(xù)波強流高功率質(zhì)子束穩(wěn)定加速是國際上近20多年來投入巨資建設(shè)并長期追求的目標(biāo),無論物理上還是技術(shù)上都存在前所未有的巨大挑戰(zhàn)。 2011年,中科院提出了我國ADS發(fā)展路線圖:第一階段為原理驗證階段,即建立加速器驅(qū)動嬗變研究裝置;第二階段為技術(shù)驗證階段,即要建立加速器驅(qū)動嬗變示范裝置;第三階段為工業(yè)推廣階段。 同年,中科院啟動戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(A類)“未來先進核裂變能——ADS嬗變系統(tǒng)”,旨在通過3個階段的研發(fā),自主發(fā)展ADS從試驗裝置到示范裝置的全部核心技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)。近代物理所自接到研發(fā)強流高功率質(zhì)子超導(dǎo)直線加速器這一重大任務(wù)開始,十多年來埋頭攻關(guān),自立自強,始終堅持關(guān)鍵核心技術(shù)自主創(chuàng)新。 研究團隊創(chuàng)造了一個又一個世界記錄:2014年實現(xiàn)了射頻四極加速器10毫安連續(xù)波質(zhì)子束穩(wěn)定運行,國際評審專家評價達(dá)到國際領(lǐng)先水平;2015年完成5兆電子伏、3毫安質(zhì)子超導(dǎo)直線加速器研制和測試;2016年完成10兆電子伏、2毫安質(zhì)子超導(dǎo)直線加速器研制;2017年25兆電子伏質(zhì)子超導(dǎo)直線加速器通過專家測試和驗收,在財政部的績效評估中名列第一。 ADS先導(dǎo)專項驗收后,雖然保障條件有限,近代物理研究所仍然克服多方面困難,繼續(xù)開展連續(xù)波高功率束流穩(wěn)定運行技術(shù)研究。2019年1月,實現(xiàn)了 30千瓦連續(xù)波質(zhì)子束功率大于100小時長時間穩(wěn)定運行這一重要階段性成果;2021年1月,再次取得突破性進展,連續(xù)波質(zhì)子束最大束流強度5.6毫安、最大束流功率達(dá)到110.9千瓦,具備了百千瓦連續(xù)波束流運行的能力。 雖臨近春節(jié),研究團隊并未松懈,仍然奮戰(zhàn)在科研一線上,解決一個又一個難題,終于在大年三十凌晨在國際上首次實現(xiàn)了10毫安連續(xù)波質(zhì)子束加速,并在大年初一實現(xiàn)10毫安下的束流快速恢復(fù)和穩(wěn)定運行,功率達(dá)到176千瓦,供束可用性達(dá)到90%以上,再次刷新由他們團隊自己創(chuàng)造的連續(xù)波質(zhì)子束流強度和束流功率世界紀(jì)錄。 |