中國(guó)散裂中子源在2024年暑期維護(hù)期間，成功完成了質(zhì)子束窗的首次更換。新研制的質(zhì)子束窗通過(guò)了170kW的束流功率考驗(yàn)，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，標(biāo)志著這一關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)水平得到了進(jìn)一步提升。
質(zhì)子束窗是連接加速器RTBT輸運(yùn)線與靶站的核心設(shè)備，采用我國(guó)自主研發(fā)的充氣波紋管專(zhuān)利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)上下游遠(yuǎn)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(zhì)子束窗設(shè)計(jì)不能滿足應(yīng)用需求，設(shè)備更換需求愈加緊迫。2024年6月28日，經(jīng)工程指揮部批準(zhǔn)，對(duì)已穩(wěn)定運(yùn)行6年的質(zhì)子束窗進(jìn)行更換。新質(zhì)子束窗由加速器技術(shù)部機(jī)械組負(fù)責(zé)研制，采用雙層窗體結(jié)構(gòu)，并在兩層窗體之間增加水冷系統(tǒng)。相比原有設(shè)計(jì)，新質(zhì)子束窗的設(shè)計(jì)功率從100kW提升至500kW，大大增強(qiáng)了設(shè)備的安全性，解決了中國(guó)散裂中子源功率升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
質(zhì)子束窗的更換工作面臨諸多技術(shù)挑戰(zhàn)：質(zhì)子束窗位于靶站高放環(huán)境的受限空間內(nèi)，與之關(guān)聯(lián)部件多，對(duì)真空密封要求極高；質(zhì)子束窗經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，關(guān)鍵接口的實(shí)際狀態(tài)存在不確定性。這些技術(shù)挑戰(zhàn)使得更換過(guò)程變得尤為復(fù)雜。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，自2022年開(kāi)始，遙控維護(hù)與屏蔽組和機(jī)械組就開(kāi)始針對(duì)質(zhì)子束窗更換進(jìn)行準(zhǔn)備。團(tuán)隊(duì)細(xì)化了每一個(gè)操作步驟，并進(jìn)行了多次模擬演練，設(shè)計(jì)并測(cè)試了遠(yuǎn)程拆裝工具，還為可能出現(xiàn)的意外情況制定了詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案。經(jīng)過(guò)兩年的反復(fù)優(yōu)化，最終形成了一份詳細(xì)的更換維護(hù)方案，并撰寫(xiě)了百余頁(yè)的操作流程規(guī)范和安全管理文件。
自2024年9月2日啟動(dòng)質(zhì)子束窗更換工作，團(tuán)隊(duì)成員緊密配合，全程歷時(shí)20余天，成功完成更換任務(wù)。更換過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)?wèi){借著高度的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題，并嚴(yán)格遵循既定流程和安全規(guī)范，確保每個(gè)環(huán)節(jié)都精準(zhǔn)無(wú)誤。此次更換過(guò)程得到了東莞研究部、中國(guó)散裂中子源二期工程指揮部等各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的精心組織和科學(xué)指導(dǎo)，由中子科學(xué)部遙控維護(hù)與屏蔽組負(fù)責(zé)，加速器技術(shù)部機(jī)械組協(xié)助，同時(shí)得到了技術(shù)安全辦公室、技術(shù)支持部、加速器技術(shù)部輻射防護(hù)組、真空組，中子科學(xué)部中子物理組、實(shí)驗(yàn)工藝組、氦容器系統(tǒng)以及運(yùn)行組等相關(guān)部門(mén)及系統(tǒng)的大力配合。
10月11日，加速器重新開(kāi)始供束，質(zhì)子束窗運(yùn)行平穩(wěn)，標(biāo)志著質(zhì)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(yùn)行提供了有力保障，也為未來(lái)提升束流功率奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與新質(zhì)子束窗安裝前合影
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