中国散裂中子源完成重要阶段性设备安装任务,束流功率突破200kW

2026-10-25 18:08

为尽量减少对用户运行的影响,中国散裂中子源二期工程(CSNS-II)利用每年暑期停机窗口开展二期设备安装。今年暑期停机期间,项目团队完成直线加速器前端设备、全部固态调制器,以及快循环同步加速器第三台磁合金腔的安装与调试。至此,CSNS-II加速器除超导加速器外的全部设备均已完成安装。经过近一个月的束流调试,2026年10月20日,装置束流功率突破200kW并正式投入用户运行,达到一期设计束流功率的2倍。这也是CSNS-II建设的重要里程碑,为实现二期500kW目标提供了关键验证。

本轮调束同时服务于CSNS运行性能提升和CSNS-II功率升级路线验证。设备参数变化与空间电荷效应、束流阻抗不稳定性等物理因素相互叠加,进一步增加了高功率条件下硬件匹配和束流损失控制的难度。

针对直线加速器升级改造后首次投入调束的RFQ、MEBT等关键区段,加速器团队开展参数调节与束流匹配,逐步提高直线加速器束流稳定性,为高功率调束创造了条件。

在此基础上,降低束流损失、提高束流通过率仍是保障同步加速器稳定运行的关键。围绕高功率条件下束流损失控制,加速器团队对运行模式进行重大调整优化,解决了束流集体不稳定性问题,束流密度指数超过国际同类加速器最高水平;在功率提升的同时,进一步降低了束流损失。

CSNS中子靶站团队于9月25日完成第八号(T8)靶体的安装与调试。团队面向200kW运行工况设计新型散热方案,新增靶片温度监测与分析手段,为CSNS-II高功率靶设计提供关键试验验证。基于靶体—慢化器—反射体系统的精细化热工计算结果,团队优化靶面束斑高度分布,改进靶站低温系统和水冷却系统运行工况,保障靶体系统在200kW束流功率下安全、稳定运行。

CSNS面向用户正式开放的11台中子谱仪,已于暑期检修期间完成散射室、斩波器、探测器、样品环境等关键部件的维护。在200kW束流功率下,谱仪将为用户提供更高质量的中子束流、更高效的测量方法和更丰富的实验条件,支撑CSNS重点任务与用户课题顺利实施。

调束期间恰逢中秋、国庆假期,中央控制室、运行应急值班等关键岗位实行轮班值守,科研人员与运行人员坚守一线,保障调束工作连续开展,最终实现CSNS在200kW平均功率下稳定运行并正式供束。

此次200kW调束验证了相关技术方案,检验了CSNS-II功率提升技术路线,也为后续直线加速器束流能量提升至300MeV的调束工作积累了宝贵经验。

目前,CSNS-II工期近半,工程建设进展顺利。建安工程已于9月底顺利竣工,项目团队在一期已投运装置区的复杂工况下完成扩建施工。10月15日,加速器低温系统核心装备——1kW级2K氦制冷机顺利完成安装。下一步,项目团队将持续统筹推进设备安装、调试等各项工作,全力保障二期工程按期、高质量完成。二期工程建成后,将大幅提升中子束流性能,拓展多学科前沿研究能力,为我国材料科学、生命科学、能源等领域的基础研究与技术攻关提供更高水平的中子科学平台。

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