甘肃青年五四奖章获得者---强流高功率超导质子直线加速器研制集体
4月29日,甘肃省纪念五四运动102周年表彰大会暨“青春向党 奋斗强国”红色主题团课展示活动在兰州举行。省委副书记孙伟、省委副秘书长王春江出席活动。团省委书记班子、机关各部门和下属单位主要负责同志,部分在兰高校学生代表、企业青年代表,受表彰的个人、集体代表近400人参加活动。活动对第25届“甘肃青年五四奖章”获奖个人和集体进行表彰,部分先进个人、集体代表作了分享交流。
他们是一群默默奉献的中国青年科学家团队!他们是大国重器的建造者,他们勇攀科学高峰,不断创造世界纪录!他们十年磨一剑,研制的强流高功率超导质子直线加速器是下一代核能与核技术领域发展前沿和关键瓶颈。十年来,这支团队坚持自强自立、团结协作、勇于创新、不畏艰难、敢于挑战、潜心攻关,掌握了相关领域的关键核心技术,建成了目前国际上连续波质子束流强最高的超导直线加速器,率先突破10毫安连续波质子束高功率稳定运行这一国际上长期追求的目标,在核科学与核技术前沿方向成为领跑者!
一、十年铸器,勇攀高峰
2021年2月11日凌晨,由中国科学院近代物理研究所强流高功率超导质子直线加速器团队自主研制的ADS(Accelerator Driven subcritical-reactor Systerm加速器驱动的次临界反应堆系统)超导直线加速器样机,首次加速10毫安连续波质子束,束流功率达到176千瓦,并于12日凌晨实现稳定运行,再次刷新该团队此前创造的连续波质子束流强度和束流功率世界纪录。为了这一刻,强流高功率超导质子直线加速器研制团队奋斗了十年!
这次重大突破首次验证了全超导直线加速器可以稳定加速5-10毫安连续波质子束这一国际加速器领域长期追求的目标,为国际上同类强流高功率加速器装置建设及其在国家重大科技基础设施“强流重离子加速器(HIAF)”和“加速器驱动的嬗变研究装置(CiADS)”等项目中的重大应用提供了成功先例。
二、战略需求,核心突破
在核能及核技术领域,数十兆瓦的高功率连续波质子超导加速器被认为是实现核废料嬗变处理、稀有同位素生产、高通量中子源等国家重大战略需求的核心技术。
该成果率先在国际上取得强流高功率连续波质子束稳定运行方面的突破,指标远超国际同类装置,属于前沿无人区探索中的重大创新。另外,高功率强流质子直线加速器不仅是实现稀有同位素生产、高通量中子源等重大战略需求的关键;同时,在未来加速器驱动核聚变、靶向α治疗肿瘤等前沿领域和医疗健康等方面具有巨大应用优势。该技术是绿色核能开发的前沿和热点,也是各国核技术竞争的制高点。
该项技术的突破将为我国在建的国家大科学装置 “强流重离子加速器”和“加速器驱动嬗变研究装置”提供科学保障和技术支撑。同时验证了未来ADS商用装置束流强度10毫安指标的可行性,为我国未来在国际上率先建设ADS商用装置和加速器驱动的先进核裂变能装置奠定了基础。
三、自强自立,使命担当
2011年,团队承担这项国家任务的初期,ADS加速器的关键技术在国内研究基础薄弱,而且在国际上基本没有完全成功的经验可以借鉴,因此,团队开始遇到的困难无法想象,挑战极大。但是这支年轻的科学家团队并没有被吓倒,他们自强自立,顽强拼搏,刻苦钻研;他们和时间赛跑,仅仅在项目启动两年后就独立研制出我国第一只半波长型超导铌腔,并达到国际水平的技术指标。其他核心部件的研制随后也相继完成,为加速器的系统集成奠定了基础。通过与国内外多个单位合作,他们开始一次次创造世界纪录:2014年实现了射频四极加速器10毫安连续波质子束稳定运行;2015年完成5兆电子伏、3毫安质子超导直线加速器研制和测试;2016年完成10兆电子伏、2毫安质子超导直线加速器研制;2017年建成国际首台25MeV连续波超导直线质子直线加速器,实现12.6毫安脉冲运行以及百微安级连续波运行,并通过专家测试和验收,在财政部的绩效评估中名列第一。
四、先行示范,砥砺前行
ADS先导专项验收后,这支团队并不满足于取得的成绩,继续努力奋战,开展连续波高功率束流稳定运行技术研究。2019年1月,实现了2毫安、30千瓦连续波质子束加速,大于100小时长时间的稳定运行,又刷新了自己创造的世界记录!
2021年1月25日,团队再次取得突破性进展,连续波质子束的最大束流强度达到5.6毫安,最大束流功率达到110.9千瓦,具备百千瓦连续波束流运行的能力。2021年2月11日,在国际上首次实现了10毫安连续波质子束加速,并实现10毫安下的束流快速恢复和稳定运行,功率达到176千瓦,供束可用性达到90%以上,又再次刷新了由他们团队自己创造的连续波质子束流强度和束流功率世界纪录。特别值得一提的是,他们自主研发了先进的“束流快速自动恢复技术”,当加速器发生束流丢失或部分硬件故障时,在无人干预的情况下能实现“可靠切断”并快速“自主恢复”束流,这一核心技术,为他们今后取得更大的成功打下了坚实的基础。
五、不忘初心,再启征程
强流高功率超导质子直线加速器研制团队始终不忘初心、牢记中国科技工作者的使命,潜心研究、科学分析、大胆创新,继续开展ADS关键核心技术的创新研究,努力保持团队在核技术前沿方向的“领跑者”地位。这只年轻的队伍也将继续勇立科学潮头,再攀科技高峰,为早日建成世界科技强国做出自己更大的贡献。
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