強流質子超導直線加速器原型樣機連續波質子束成功出束

　　11月24日，中國科學院戰略性先導科技專項“未來先進核裂變能——ADS嬗變系統”（簡稱ADS專項）取得核心技術重大突破，中科院近代物理研究所研制的強流質子超導直線加速器低能段原型樣機，成功引出了能量2.68MeV、最大流強3.6mA的連續波質子束，束流功率達到9.6kW。這是目前國際上連續束運行的超導質子直線加速器中最高的束流功率，也是我國首次實現超導高頻腔加速毫安級連續波質子束，標志著我國強流質子超導直線加速器技術進入國際先進行列。

　　該超導加速單元成功實現連續波質子束加速，是繼RFQ加速器實現10mA連續波質子束加速后，ADS專項直線加速器取得的又一重大突破，表明我國已掌握低β超導腔、功率耦合器、頻率調諧、低電平控制、低溫恒溫器、大型低溫回路、束流診斷、功率源等集成技術及強流束加速關鍵技術，這為建造大型高能量強流質子超導直線加速器奠定了基礎。

　　該低能量強流質子超導直線加速器由質子源、常溫RFQ加速器、中能傳輸線和單超導腔低溫恒溫器構成。在束流調試中，強流質子束通過超導加速單元加速，持續運行36個小時；在能量2.68MeV的條件下，最高連續波運行流強3.6mA；以3.4mA（束流功率大于9kW）連續波模式不間斷運行達3小時。這在國際上連續波質子超導直線加速器領域尚屬首次。

　　該加速器系統中的RFQ由近代物理所與美國LBNL國家實驗室聯合研制，其余關鍵子系統和設備全部由近代物理所聯合國內相關單位自主研制，經過一系列技術攻關和樣機研制，才逐漸進入了加速器分段調試和總體聯調。此次束流調試的成功，不僅驗證了ADS質子超導直線加速器低能段的關鍵技術，也肯定了各子系統在分項技術上的成功突破，是對團隊成員前期努力的肯定和巨大鼓舞。

　　強流質子超導直線加速器是ADS嬗變裝置的三大系統之一，是國際加速器領域極具挑戰性的研究課題，目前世界上有多個研究機構都在開展強流質子超導直線加速器關鍵技術的研究。近代物理所直線加速器小組在研制過程中取得的一系列突破性進展，以及所展示的關鍵技術和優越的性能，對國際上該領域的發展將起到重要的推動作用。

　　中科院高能物理研究所、上海應用物理研究所，哈爾濱工業大學和北京大學等單位參與了該項目的合作。該研究還得到了國家自然科學基金委核能重大專項和科技部“973計劃”等的資助。

　　圖1 2.5MeV強流超導質子直線加速器

　　圖2 超導直線加速器束流運行的歷史記錄