7月17日至19日,ADS先導專項強流連續質子束超導直線加速器注入器II離子源、低能傳輸線和162.5MHz@2.1MeV ADS RFQ (射頻四極)加速器(見圖2),通過了中國科學院重大科技任務局組織的專家組進行的現場技術測試。
該項目RFQ加速器是用于ADS先導專項質子超導直線加速器注入器II的原型機,設計輸出能量2.1MeV,流強10mA,頻率162.5MHz,總長度4.2m,由中國科學院近代物理研究所和美國洛倫茲伯克利國家實驗室(LBNL)合作設計,在科近泰基公司和近代物理所完成加工、焊接、準直安裝和調試,高功率射頻耦合器由近代物理所自主設計研發。2014年4月完成離子源、低能傳輸線、RFQ加速器及束流測試平臺的總體安裝。經過高功率老練和束流實驗,目前已經成功實現10mA連續質子束穩定運行,達到項目設計指標。該RFQ從開始2-10mA連續質子束調試至今已超過一個月,其中10mA連續質子束多次進行試運行,每次連續試運行時間2-5小時,重復性和穩定性很好。
7月18日,來自北京大學、清華大學、中科院高能物理所和上海應用物理所的6位專家組成的測試組,對RFQ束流強度及其穩定性、束流能量與能散度、束流發射度、傳輸效率等關鍵技術指標進行了現場測試。測試結果表明,該RFQ在10mA質子連續束模式下能夠持續穩定運行,束流強度在10mA水平上持續運行110分鐘無大幅度波動(如圖3所示)。其后,為便于其它束流參數測試,轉為脈沖模式運行。經測試,RFQ出口能量達到2.165MeV、能散1.90%,水平和垂直方向歸一化發射度(RMS)均為0.33pmm.mrad,RFQ傳輸效率達到95.3%。
RFQ實現10mA連續質子束穩定運行,是ADS先導專項質子超導直線加速器三大里程碑中的第一個。是繼美國勞斯阿拉莫斯(LANL)國家實驗室 LEDA RFQ后,國際上第二個達到或超過10mA的連續波質子束RFQ加速器, 也是目前國際上正在運行的連續波離子束RFQ加速器中束流強度最高的。強流連續質子束RFQ加速器在許多領域有重大應用,是目前國際上的熱點研究領域,其核心關鍵技術仍然未完全突破,美國LEDA RFQ曾經在90-100mA情況下調試較長時間,部分部件損壞,目前已不能運行。測試組組長陳佳洱院士和測試組專家對近代物理所ADS項目組取得這一重大成果表示熱烈祝賀,認為項目組克服技術上的巨大挑戰,在如此短的時間內取得成功,獲得國內第一、國際先進的重大成果,實屬不易。同時希望項目組進一步深化研究,精益求精。
在19日的現場測試會上,近代物理所何源研究員代表項目組詳細介紹了該RFQ加速器的研制和束流調試,測試組副組長、北京大學郭之虞教授代表測試組做了現場測試報告。專家組經過討論,一致認可現場測試報告。
中國科學院重大任務局、高能物理所和近代物理所相關負責人及項目組成員參加測試會。
圖1 RFQ 測試會現場
2 162.5MHz@2.1MeV ADS連續束質子RFQ加速器
圖3 RFQ 10mA連續質子束運行穩定性測試
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