中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 據(jù)中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所網(wǎng)站消息,經(jīng)過近三年的不懈創(chuàng)新,中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所完成了我國(guó)首臺(tái)高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組的研制、總裝和整體調(diào)試,攻克了國(guó)家大科學(xué)工程亟需的關(guān)鍵核心技術(shù),取得世界領(lǐng)先成果。
6月5日,高能所組織召開了“高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組”成果鑒定會(huì)。鑒定會(huì)專家組由詹文龍?jiān)菏俊⑧嚱ㄜ娫菏康?4位來(lái)自中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、上海高等研究院、大連化學(xué)物理研究所,北京大學(xué),清華大學(xué),華中科技大學(xué),中國(guó)工程物理研究院,中國(guó)原子能科學(xué)研究院等專家組成,北京大學(xué)劉克新教授擔(dān)任鑒定專家組組長(zhǎng)。專家組聽取了項(xiàng)目組做的研制報(bào)告和測(cè)試專家組的測(cè)試報(bào)告,并現(xiàn)場(chǎng)考察了1.3 GHz超導(dǎo)加速模組。
專家組指出:高能所在國(guó)際上首次成功研制了中溫退火工藝1.3 GHz超導(dǎo)加速模組。模組總腔壓和總熱負(fù)荷及8只1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)腔的平均加速梯度和品質(zhì)因數(shù)性能,滿足了大連先進(jìn)光源(DALS)的超導(dǎo)加速模組設(shè)計(jì)要求,也超過了美國(guó)直線相干光源二期項(xiàng)目(LCLS-II)及其能量升級(jí)項(xiàng)目(LCLS-II-HE)的超導(dǎo)加速模組設(shè)計(jì)指標(biāo)(此為國(guó)際目前最高設(shè)計(jì)指標(biāo)),超導(dǎo)腔平均品質(zhì)因數(shù)優(yōu)于LCLS-II-HE的摻氮工藝批量超導(dǎo)加速模組性能。
專家組認(rèn)為:項(xiàng)目組經(jīng)過技術(shù)攻關(guān),在高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組研發(fā)上取得了重大突破和創(chuàng)新成果,在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了中溫退火高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)腔模組技術(shù)路線,具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),模組性能處于國(guó)際領(lǐng)先水平,使我國(guó)高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)加速器技術(shù)走在了國(guó)際前沿。該模組的成功研制,標(biāo)志著中溫退火工藝穩(wěn)定可靠、易于實(shí)現(xiàn),可作為未來(lái)高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)加速器的主要技術(shù)路線。該成果為我國(guó)建設(shè)國(guó)際領(lǐng)先的連續(xù)波電子加速器完成了高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)腔及模組關(guān)鍵技術(shù)和樣機(jī)驗(yàn)證,具有重大的實(shí)際意義和廣闊的應(yīng)用前景。專家組同意“高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組”通過成果鑒定。
高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組是當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)加速器技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn),是我國(guó)和國(guó)際上多個(gè)大科學(xué)工程的關(guān)鍵核心設(shè)備,技術(shù)極為復(fù)雜、造價(jià)高昂,是“要不來(lái)、買不來(lái)、討不來(lái)”的技術(shù),是加速器領(lǐng)域的國(guó)之重器。
我國(guó)正在建設(shè)及規(guī)劃中的多個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,如上海硬X射線自由電子激光裝置(SHINE)、深圳中能高重復(fù)頻率X射線自由電子激光裝置(S3FEL)、未來(lái)高能環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)(CEPC)等都需要大量的高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組,亟待攻克這一關(guān)鍵核心技術(shù)并實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,在關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新時(shí)代高水平科技自立自強(qiáng),否則將造成加速器造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用大幅上漲,或者不得不花大價(jià)錢購(gòu)買國(guó)外的產(chǎn)品和部件。
高能所項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在潘衛(wèi)民研究員的帶領(lǐng)下,繼2020年在國(guó)際上首次改進(jìn)中溫退火工藝并成功實(shí)現(xiàn)1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)腔的中溫退火工藝之后,為滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求,堅(jiān)持自主創(chuàng)新,瞄準(zhǔn)國(guó)際最高水平全力攻堅(jiān),實(shí)現(xiàn)了比摻氮工藝更為先進(jìn)的中溫退火高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)腔模組技術(shù)路線,創(chuàng)造了超導(dǎo)加速器品質(zhì)因數(shù)的世界紀(jì)錄,滿足了我國(guó)相關(guān)大科學(xué)工程的迫切需求。模組高功率水平測(cè)試顯示:模組總腔壓133 MV時(shí),2 K總熱負(fù)荷80 W,8只1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)腔的平均加速梯度16.1 MV/m、平均品質(zhì)因數(shù)3.8×10^10。模組總腔壓174 MV時(shí),2 K總熱負(fù)荷122 W,平均加速梯度21 MV/m,平均品質(zhì)因數(shù)3.75×10^10。模組穩(wěn)定運(yùn)行總腔壓大于191 MV,平均加速梯度達(dá)到23 MV/m以上。
在模組研制過程中,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共進(jìn)行了兩次模組組裝和數(shù)次降溫測(cè)試,反復(fù)摸索并攻克了在腔串潔凈組裝、模組總裝集成、降溫和老練測(cè)試中遇到的諸多技術(shù)難題,并進(jìn)行了多項(xiàng)模組結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)和工藝創(chuàng)新。高能銳新公司與加速器中心緊密合作、相互配合,形成了一套完整的組裝規(guī)范流程,培養(yǎng)了一支高水平的技術(shù)隊(duì)伍,為未來(lái)模組批量研制奠定了重要基礎(chǔ)。
本項(xiàng)目得到了大連先進(jìn)光源預(yù)研、高能環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)預(yù)研、北京市先進(jìn)光源技術(shù)研發(fā)與測(cè)試平臺(tái)、高性能連續(xù)波1.3 GHz超導(dǎo)腔研究測(cè)試平臺(tái)的支持。
8×9-cell超導(dǎo)腔串在十級(jí)潔凈間組裝
9-cell超導(dǎo)腔串與冷質(zhì)量組裝
1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)加速模組總裝
模組安裝在水平測(cè)試站中
模組水平測(cè)試
引自中國(guó)網(wǎng)2023.6.6版 原地址:http://cn.chinagate.cn/news/2023-06/06/content_86503279.shtml
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