5月26日，由中核集團(tuán)中國原子能科學(xué)研究院(以下簡稱“原子能院”)自主研制的強(qiáng)流高壓型加速器通過驗(yàn)收，投運(yùn)后將成為目前世界上束流強(qiáng)度最高的地下實(shí)驗(yàn)設(shè)施。我國自主研制的能量最高的質(zhì)子回旋加速器已于去年底實(shí)現(xiàn)一器多用。

強(qiáng)流高壓型加速器研制成功

強(qiáng)流高壓型加速器將安裝于錦屏深地實(shí)驗(yàn)室，其核心部件為自主研制，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在加速器研制過程中攻克了強(qiáng)流離子產(chǎn)生、強(qiáng)流離子束加速和非攔截束流測量等關(guān)鍵技術(shù)。該加速器可以產(chǎn)生質(zhì)子和氦離子等多種束流，綜合性能達(dá)到國際同類裝置的先進(jìn)水平。目前，該加速器產(chǎn)生的質(zhì)子和氦離子束已經(jīng)用于錦屏深地核天體物理項(xiàng)目的地面實(shí)驗(yàn)，累積開展物理實(shí)驗(yàn)近400小時。

錦屏深地實(shí)驗(yàn)室是目前世界上最深的地下實(shí)驗(yàn)室，可支持暗物質(zhì)探測、核天體物理、中微子實(shí)驗(yàn)等重大基礎(chǔ)性前沿課題研究。強(qiáng)流高壓加速器安裝后將吸引大批國內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)。該項(xiàng)目形成的高壓加速器技術(shù)也可應(yīng)用于離子注入、核材料輻照篩選、材料改性、中子產(chǎn)生等多個領(lǐng)域。

能量最高質(zhì)子回旋加速器實(shí)現(xiàn)一器多用

2003年7月，經(jīng)原國防科工委批準(zhǔn)，原子能院承建的大科學(xué)工程——HI-13串列加速器升級工程立項(xiàng)，為已有的HI-13串列加速器“穿靴戴帽”，即在前端新建一臺100MeV強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器、一臺質(zhì)量分辨率為20000的在線同位素分離器;后端新建一臺重離子超導(dǎo)直線增能器，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)功能。2011年4月，HI-13串列加速器升級工程開工，目標(biāo)是填補(bǔ)我國中能強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器、高分辨同位素分離器和超導(dǎo)重離子直線加速器的空白。2018年年底，HI-13串列加速器升級工程通過了成果鑒定，形成了一器多用、多器合用、多領(lǐng)域、多學(xué)科的科學(xué)研究平臺。詳情請見質(zhì)子中國往期報(bào)道《我國建成基于ISOL放射性核束設(shè)施，助力國產(chǎn)質(zhì)子加速器的研發(fā)》。

100MeV強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器直徑6.16米、重435噸，是整個工程最關(guān)鍵的大型主體設(shè)備，也是工程建設(shè)最大的技術(shù)難點(diǎn)之一。為實(shí)現(xiàn)“既緊湊型且高強(qiáng)流”的理念，方案首次在能量高于70MeV的AVF(交變梯度聚焦)回旋加速器中采取直邊扇，降低了主磁鐵、高頻腔、徑向靶等主要設(shè)備的工程難度。

該加速器是我國目前自主研制的能量最高的質(zhì)子回旋加速器，束流功率為國際同類裝置最高，并且束流強(qiáng)度范圍最大;首次實(shí)現(xiàn)國內(nèi)大型質(zhì)子加速器束流雙向引出，可同時為兩個用戶供束。

100MeV強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器除可生產(chǎn)用于腫瘤和心腦血管疾病診斷的同位素藥物外，還可以生產(chǎn)鍶-82、碘-123等放射性核素。按照設(shè)計(jì)，工程建成后每年可開機(jī)3000小時以上，將用于空間電離輻射環(huán)境下單粒子效應(yīng)、空間質(zhì)子探測器標(biāo)定、放射性核束衰變與反應(yīng)研究、核數(shù)據(jù)測量等核物理基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。