經(jīng)過近三年的不懈創(chuàng)新，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所完成了我國(guó)首臺(tái)高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組的研制、總裝和整體調(diào)試，攻克了國(guó)家大科學(xué)工程亟需的關(guān)鍵核心技術(shù)，取得世界領(lǐng)先成果。
6月5日，高能所組織召開了“高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組”成果鑒定會(huì)。鑒定會(huì)專家組由詹文龍?jiān)菏?、鄧建軍院士?4位來自中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、上海高等研究院、大連化學(xué)物理研究所，北京大學(xué)，清華大學(xué)，華中科技大學(xué)，中國(guó)工程物理研究院，中國(guó)原子能科學(xué)研究院等專家組成，北京大學(xué)劉克新教授擔(dān)任鑒定專家組組長(zhǎng)。專家組聽取了項(xiàng)目組做的研制報(bào)告和測(cè)試專家組的測(cè)試報(bào)告，并現(xiàn)場(chǎng)考察了1.3 GHz超導(dǎo)加速模組。
專家組指出：高能所在國(guó)際上首次成功研制了中溫退火工藝1.3 GHz超導(dǎo)加速模組。模組總腔壓和總熱負(fù)荷及8只1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)腔的平均加速梯度和品質(zhì)因數(shù)性能，滿足了大連先進(jìn)光源（DALS）的超導(dǎo)加速模組設(shè)計(jì)要求，也超過了美國(guó)直線相干光源二期項(xiàng)目（LCLS-II）及其能量升級(jí)項(xiàng)目（LCLS-II-HE）的超導(dǎo)加速模組設(shè)計(jì)指標(biāo)（此為國(guó)際目前最高設(shè)計(jì)指標(biāo)），超導(dǎo)腔平均品質(zhì)因數(shù)優(yōu)于LCLS-II-HE的摻氮工藝批量超導(dǎo)加速模組性能。
專家組認(rèn)為：項(xiàng)目組經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，在高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組研發(fā)上取得了重大突破和創(chuàng)新成果，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了中溫退火高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)腔模組技術(shù)路線，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，模組性能處于國(guó)際領(lǐng)先水平，使我國(guó)高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)加速器技術(shù)走在了國(guó)際前沿。該模組的成功研制，標(biāo)志著中溫退火工藝穩(wěn)定可靠、易于實(shí)現(xiàn)，可作為未來高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)加速器的主要技術(shù)路線。該成果為我國(guó)建設(shè)國(guó)際領(lǐng)先的連續(xù)波電子加速器完成了高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)腔及模組關(guān)鍵技術(shù)和樣機(jī)驗(yàn)證，具有重大的實(shí)際意義和廣闊的應(yīng)用前景。專家組同意“高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組”通過成果鑒定。
高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組是當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)加速器技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，是我國(guó)和國(guó)際上多個(gè)大科學(xué)工程的關(guān)鍵核心設(shè)備，技術(shù)極為復(fù)雜、造價(jià)高昂，是“要不來、買不來、討不來”的技術(shù)，是加速器領(lǐng)域的國(guó)之重器。
我國(guó)正在建設(shè)及規(guī)劃中的多個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，如上海硬X射線自由電子激光裝置（SHINE）、深圳中能高重復(fù)頻率X射線自由電子激光裝置（S3FEL）、未來高能環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）等都需要大量的高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz超導(dǎo)加速模組，亟待攻克這一關(guān)鍵核心技術(shù)并實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，在關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新時(shí)代高水平科技自立自強(qiáng)，否則將造成加速器造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用大幅上漲，或者不得不花大價(jià)錢購買國(guó)外的產(chǎn)品和部件。
高能所項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在潘衛(wèi)民研究員的帶領(lǐng)下，繼2020年在國(guó)際上首次改進(jìn)中溫退火工藝并成功實(shí)現(xiàn)1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)腔的中溫退火工藝之后，為滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求，堅(jiān)持自主創(chuàng)新，瞄準(zhǔn)國(guó)際最高水平全力攻堅(jiān)，實(shí)現(xiàn)了比摻氮工藝更為先進(jìn)的中溫退火高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)腔模組技術(shù)路線，創(chuàng)造了超導(dǎo)加速器品質(zhì)因數(shù)的世界紀(jì)錄，滿足了我國(guó)相關(guān)大科學(xué)工程的迫切需求。模組高功率水平測(cè)試顯示：模組總腔壓133 MV時(shí)，2 K總熱負(fù)荷80 W，8只1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)腔的平均加速梯度16.1 MV/m、平均品質(zhì)因數(shù)3.8×1010。模組總腔壓174 MV時(shí)，2 K總熱負(fù)荷122 W，平均加速梯度21 MV/m，平均品質(zhì)因數(shù)3.75×1010。模組穩(wěn)定運(yùn)行總腔壓大于191 MV，平均加速梯度達(dá)到23 MV/m以上。
在模組研制過程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共進(jìn)行了兩次模組組裝和數(shù)次降溫測(cè)試，反復(fù)摸索并攻克了在腔串潔凈組裝、模組總裝集成、降溫和老練測(cè)試中遇到的諸多技術(shù)難題，并進(jìn)行了多項(xiàng)模組結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)和工藝創(chuàng)新。高能銳新公司與加速器中心緊密合作、相互配合，形成了一套完整的組裝規(guī)范流程，培養(yǎng)了一支高水平的技術(shù)隊(duì)伍，為未來模組批量研制奠定了重要基礎(chǔ)。
本項(xiàng)目得到了大連先進(jìn)光源預(yù)研、高能環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)預(yù)研、北京市先進(jìn)光源技術(shù)研發(fā)與測(cè)試平臺(tái)、高性能連續(xù)波1.3 GHz超導(dǎo)腔研究測(cè)試平臺(tái)的支持。
8×9-cell超導(dǎo)腔串在十級(jí)潔凈間組裝
9-cell超導(dǎo)腔串與冷質(zhì)量組裝
1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)加速模組總裝
模組安裝在水平測(cè)試站中
模組水平測(cè)試
高品質(zhì)因數(shù)1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)加速模組成果鑒定會(huì)
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