ESS完成第二阶段束流注入调试，向首次中子产生目标推进

欧洲散裂源(ESS)加速器项目近日完成第二阶段束流注入至倾卸器调试(BoD2)，标志着该设施距离加速器全面调试以及后续将质子束输送至靶体、产生首批中子的目标又进一步。

2025年5月，ESS曾首次将质子从离子源加速至所需能量，并沿加速器隧道传输542.5米，送达调谐束流吸收器。这一节点标志着加速器全面调试工作的启动。调试过程需要验证低温模块、射频腔、功率转换器、束流诊断系统、冷却系统、控制系统等关键部件能否协同运行，为计划于2027年初进行的首次中子产生做准备。

此次完成的BoD2于2026年2月启动。过去四个月中，ESS团队先后将质子束传输至常规导通直线加速器和超导直线加速器等不同部分。自5月初以来，质子束以800至860 MeV的能量稳定抵达调谐束流吸收器，并在那里被安全吸收。ESS加速器随后进入夏季停机状态，新的调试阶段计划于秋季开始。

ESS直线加速器(linac)及其各组件中质子束的行进距离(以米为单位)。质子束在离子源(ISRC)产生，然后分别通过普通直线加速器和超导直线加速器加速，最终到达束流吸收器;或者，当ESS运行时，到达靶轮

与2025年的首次束流到达倾卸器不同，BoD2的重点已从“抵达”转向“稳定运行”。加速器需要在逐步提高束流功率的同时，保持可靠性能并控制束流损失。ESS全面运行后，将向旋转钨靶轮输送平均功率为2兆瓦的脉冲质子束。高能质子撞击重金属靶后，将通过散裂过程释放中子，这些中子随后被引导至实验站，用于材料在原子和分子尺度上的研究。

2026年7月3日，第一个 1.5 毫秒的光束脉冲被输送到光束倾卸器时，捕获了倾卸器的光束轮廓

为接近2兆瓦运行目标，ESS团队正在逐步调节束流能量、电流强度、质子脉冲长度和重复频率等参数。目前，质子脉冲长度已提升至1.5毫秒，脉冲重复频率提高至14赫兹，束流强度提升至62.5毫安。相比2025年5月时0.005毫秒的脉冲长度和1赫兹的重复频率，相关运行参数已有明显提升。

ESS方面介绍，参数提升需要对加速器部件进行持续校准。例如，为达到约800 MeV的能量，89个射频腔需精确对准;更高束流强度意味着粒子数量增加、粒子间排斥力增强，因此需要调整磁体并向束流注入更多功率。随着脉冲长度和重复频率提高，射频腔热负荷也随之增加，相关系统必须同步控制。

ESS加速器的转储线路

目前，ESS加速器内布设了500多台仪器，用于测量和表征束流在直线加速器中的状态。这些仪器监测束流强度、束管内位置以及束流损失等关键指标，为束流诊断和设备保护提供依据。按照束流诊断团队的描述，理想束流应位于束管中心、处在允许空间包络内，传输过程中尽量避免质子损失，同时脉冲起止边界清晰。此次BoD2的完成，为ESS后续提升束流功率并进入下一阶段调试奠定了基础。