型谱化高流强质子回旋加速器自主研发及创新应用

回旋加速器是开展核装备研制、核科学和生命科学等前沿研究,以及核技术创新应用的关键科学手段和不可或缺的研究平台.强流回旋加速器研究团队研发了高流强紧凑型回旋加速器,创建了径向调变磁场梯度强聚焦理论,研发了多束团强流束流动力学并行计算算法和软件,突破了紧凑型回旋加速器的极限能量、显著提升了空间电荷制约下的束流强度;独创了奇偶三角形单元垫补函数的等时场和非理想谐波场垫补方法,有效提高了轴向聚焦力,解决了磁铁工程难题;突破了“馈管-腔体”耦合振荡抑制、动态负载变化均衡等关键技术,实现了长期稳定运行.团队自主研制了十余台不同能量强流回旋加速器,其流强、注入和引出效率等主要性能指标处于国际同类装置前列,在中国原子能科学研究院、中国科学院国家空间科学中心、国防科技工业抗辐照应用技术创新中心、北京大学等单位的相关研究项目中做出了重要贡献,为近百个单位常年供束开展空间科学、生命科学与核科学技术的研究,应用领域广泛.     

强流回旋加速器综合试验装置的研制

为了实验研究强流回旋加速器的整机设计技术、主磁铁和束流诊断等关键部件的设计与加工工艺技术,完成100MeV回旋加速器的设计验证,并为今后逐步提高流强创造试验条件,目前在中国原子能科学研究院已建成一台10MeV,430μA的强流负氢回旋加速器综合试验装置,包括负氢离子源、轴向注入系统、中心区、主磁铁与主线圈、高频谐振腔、剥离引出系统等主体设备,以及配套的高频功率源、各类高压、稳流电源、电气、诊断、控制、真空、水冷、气动、安全联锁等系统.本文报告了该装置的设计与各系统研制以及整机束流调试结果等工作.