中國散裂中子源在2024年暑期維護期間，成功完成了質子束窗的首次更換。新研制的質子束窗通過了170kW的束流功率考驗，運行狀態(tài)穩(wěn)定，標志著這一關鍵設備的技術水平得到了進一步提升。
質子束窗是連接加速器RTBT輸運線與靶站的核心設備，采用我國自主研發(fā)的充氣波紋管專利技術，實現上下游遠程密封，確保加速器的高真空環(huán)境與靶站的氦氣環(huán)境有效隔離。隨著散裂中子源束流功率的逐步提升，原有質子束窗設計不能滿足應用需求，設備更換需求愈加緊迫。2024年6月28日，經工程指揮部批準，對已穩(wěn)定運行6年的質子束窗進行更換。新質子束窗由加速器技術部機械組負責研制，采用雙層窗體結構，并在兩層窗體之間增加水冷系統(tǒng)。相比原有設計，新質子束窗的設計功率從100kW提升至500kW，大大增強了設備的安全性，解決了中國散裂中子源功率升級的關鍵技術問題。
質子束窗的更換工作面臨諸多技術挑戰(zhàn)：質子束窗位于靶站高放環(huán)境的受限空間內，與之關聯部件多，對真空密封要求極高；質子束窗經過長時間的運行，關鍵接口的實際狀態(tài)存在不確定性。這些技術挑戰(zhàn)使得更換過程變得尤為復雜。為了應對這些挑戰(zhàn)，自2022年開始，遙控維護與屏蔽組和機械組就開始針對質子束窗更換進行準備。團隊細化了每一個操作步驟，并進行了多次模擬演練，設計并測試了遠程拆裝工具，還為可能出現的意外情況制定了詳細的風險預案。經過兩年的反復優(yōu)化，最終形成了一份詳細的更換維護方案，并撰寫了百余頁的操作流程規(guī)范和安全管理文件。
自2024年9月2日啟動質子束窗更換工作，團隊成員緊密配合，全程歷時20余天，成功完成更換任務。更換過程中，團隊憑借著高度的專業(yè)素養(yǎng)和嚴謹的科學態(tài)度，攻克了多項技術難題，并嚴格遵循既定流程和安全規(guī)范，確保每個環(huán)節(jié)都精準無誤。此次更換過程得到了東莞研究部、中國散裂中子源二期工程指揮部等各級領導的精心組織和科學指導，由中子科學部遙控維護與屏蔽組負責，加速器技術部機械組協(xié)助，同時得到了技術安全辦公室、技術支持部、加速器技術部輻射防護組、真空組，中子科學部中子物理組、實驗工藝組、氦容器系統(tǒng)以及運行組等相關部門及系統(tǒng)的大力配合。
10月11日，加速器重新開始供束，質子束窗運行平穩(wěn)，標志著質子束窗首次更換工作圓滿完成，不僅為裝置的持續(xù)穩(wěn)定運行提供了有力保障，也為未來提升束流功率奠定了堅實基礎。
項目團隊與新質子束窗安裝前合影
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