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我國基礎核物理研究關鍵實驗設施升級工程建成

文章來源:中(zhong)國核工業集(ji)團公司(si)  發(fa)布時間:2015-07-07

  7月4日,中核集團中國原子能科學研究院自主研發的100MeV質子回旋加速器首次調試出束,這標志著原子能院承建的國家重點科技工程——HI-13串列加速器升級工程的關鍵實驗設施建成,也標志該工程重大里程碑節點的實現。這是我國基礎核物理研究向前邁出的重要一步。

  為適應國內外科學技術發展形勢,構筑我國加速器裝置先進試驗平臺,2003年7月,HI-13串列加速器升級工程經原國防科工委批準立項。主要建設內容是在原子能院現有的HI-13串列加速器前端,新建一臺100MeV強流回旋加速器,一臺質量分辨率為20000的在線同位素分離器;在HI-13串列加速器后端,新建一臺能量增益為2MeV/q的重離子超導直線增能器。串列加速器升級工程建成后,將在已有串列加速器實驗室的基礎上,逐步形成一器多用、多器合用、多領域、多學科的科學研究平臺,將填補我國中能強流質子回旋加速器、高分辨同位素分離器和超導重離子直線加速器的空白,達到目前國際同類裝置的先進水平,使我國成為少數幾個擁有新一代放射性核束加速器的國家。

  100MeV質子回旋加速器直徑6.16m,總重量為475t,是國際上最大的緊湊型強流質子回旋加速器,也是我國目前自主創新、自行研制的能量最高的質子回旋加速器。在國防科工局、中核集團的支持下,經過自主創新和協同攻關,于2012年9月開始現場安裝;2013年12月實現中心區調試出束,2014年6月具備外靶出束條件。100MeV質子回旋加速器的研制成功,表明原子能院掌握了特大型超精密磁工藝技術、大功率高穩定度高頻技術、大抽速低溫真空技術、強流離子源和高效率注入、引出技術、強流回旋加速器束流動力學三維大規模并行計算等一批質子回旋加速器核心技術。取得了一系列的創新性成果,主要包括:國際上首次在70MeV以上能區采用直邊扇磁極、實現強聚焦;首次實現大型回旋加速器真空中的磁場測量與等時性墊補;在緊湊型回旋加速器中高頻腔品質因數首次達到9500;首次研究了緊湊型回旋加速器的注入六維匹配和引出色散,提高了強流束的傳輸效率。

  加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)是核(he)科學研(yan)究的(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)(yao)平臺(tai)(tai),可(ke)開展中子物(wu)理、核(he)數據測量(liang)、質子輻照效應(ying)、新(xin)核(he)素(su)(su)合成(cheng)、不(bu)穩定(ding)核(he)結(jie)構、質子的(de)(de)生物(wu)學效應(ying)等(deng)方(fang)面研(yan)究,并在核(he)能(neng)(neng)技(ji)術開發(fa)以(yi)及(ji)(ji)同(tong)位素(su)(su)生產和(he)(he)核(he)醫學等(deng)方(fang)面具(ju)有廣泛應(ying)用。原子能(neng)(neng)院是我國(guo)(guo)(guo)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)起步和(he)(he)發(fa)展的(de)(de)搖籃,六十多年(nian)(nian)來,引進、開發(fa)了各種能(neng)(neng)量(liang)和(he)(he)類型的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)30多臺(tai)(tai),擁有一支強大的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)研(yan)制開發(fa)科技(ji)隊伍和(he)(he)設備齊(qi)全(quan)的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)實驗(yan)平臺(tai)(tai)。1958年(nian)(nian),我國(guo)(guo)(guo)第(di)一臺(tai)(tai)回(hui)旋(xuan)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)在這里建(jian)成(cheng),開創了我國(guo)(guo)(guo)原子能(neng)(neng)事業的(de)(de)新(xin)時代。上世紀70年(nian)(nian)代,Y-120回(hui)旋(xuan)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)由固(gu)定(ding)能(neng)(neng)量(liang)改建(jian)成(cheng)我國(guo)(guo)(guo)第(di)一臺(tai)(tai)可(ke)變能(neng)(neng)量(liang)等(deng)時性回(hui)旋(xuan)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi),為(wei)低能(neng)(neng)核(he)物(wu)理實驗(yan)和(he)(he)“兩彈一星”的(de)(de)研(yan)究做(zuo)出了突出貢(gong)獻(xian)。1987年(nian)(nian),從美國(guo)(guo)(guo)引進的(de)(de)HI-13串(chuan)列加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)正式投入運行,為(wei)我國(guo)(guo)(guo)低能(neng)(neng)核(he)物(wu)理研(yan)究做(zuo)出了重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)(yao)貢(gong)獻(xian)。1994年(nian)(nian),第(di)一臺(tai)(tai)強流緊湊型回(hui)旋(xuan)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)也(ye)在這里研(yan)制成(cheng)功,并被兩院院士評為(wei)“中國(guo)(guo)(guo)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)大科技(ji)事件(jian)”。該(gai)院生產的(de)(de)射(she)線無(wu)損探傷加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi),已(yi)形成(cheng)2MeV、3MeV、4MeV、6MeV、9MeV的(de)(de)系列化(hua)產品(pin)。近年(nian)(nian)來,原子能(neng)(neng)院又(you)先后成(cheng)功研(yan)制、開發(fa)了我國(guo)(guo)(guo)首(shou)臺(tai)(tai)PET醫用回(hui)旋(xuan)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)樣(yang)機,以(yi)及(ji)(ji)多臺(tai)(tai)不(bu)同(tong)能(neng)(neng)量(liang)、不(bu)同(tong)用途的(de)(de)加(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi),為(wei)國(guo)(guo)(guo)家(jia)安(an)全(quan)和(he)(he)國(guo)(guo)(guo)民經(jing)濟發(fa)展做(zuo)出了重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)(yao)貢(gong)獻(xian)。

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