近日，國內(nèi)首臺高功率高梯度磁合金加載腔在中國散裂中子源正式投入運行，該設(shè)備通過縱向操控增大聚束因子降低空間電荷效應(yīng)，對束流主要參數(shù)優(yōu)化發(fā)揮重要作用，驗證了中國散裂中子源二期束流功率提升的關(guān)鍵技術(shù)路線。
高功率高梯度磁合金加載腔是中國散裂中子源二期（CSNS-II）中必須突破的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)長期遭國外封鎖。高能所東莞研究部加速器技術(shù)部李曉團隊經(jīng)過近十年預(yù)研，從基礎(chǔ)材料和基本工藝著手，在國產(chǎn)高功率高梯度磁合金加載腔的研制上取得重大成果，其中磁環(huán)最關(guān)鍵的技術(shù)指標uQf值達到13GHz@3MHz，比目前國際上公開報道的最高性能指標提高約30%。2021年9月完成磁合金加載腔高功率測試，加速梯度達到40.76kV/m，處于國際先進水平。在此基礎(chǔ)上，團隊開展了3000小時以上的穩(wěn)定性測試，驗證了磁合金加載腔長期運行的可靠性，并于2022年8月中國散裂中子源暑期檢修期間完成了設(shè)備安裝正式投入運行。
在高功率高梯度磁合金加載腔的研制過程中，包括鐵基納米晶合金在內(nèi)的基礎(chǔ)材料全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，磁環(huán)制備、腔體設(shè)計及相關(guān)技術(shù)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控。科研人員成功研發(fā)了高絕緣低應(yīng)力的SiO2涂層技術(shù)，實現(xiàn)了2um厚度250V耐壓的均勻涂覆。相關(guān)研究成果在高功率強流質(zhì)子/重離子加速器、FFAG加速器、脈沖感應(yīng)型加速器以及粒子治療加速器等方向有廣泛的應(yīng)用前景。
該項目獲得了中國科學(xué)院重點培育項目、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會和國家自然科學(xué)基金（11175194，11875270，U1832210）項目的資助。中國科學(xué)院化學(xué)研究所、硅酸鹽研究所，中國鋼鐵研究院，安泰科技股份有限公司，浙江晶芯磁業(yè)有限公司，合肥科燁電物理設(shè)備制造有限公司，北京航天廣通科技有限公司等相關(guān)單位參與了本項目關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。
高功率高梯度磁合金加載腔
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