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近日，原子能院長(zhǎng)期基礎(chǔ)研究專(zhuān)項(xiàng)“高能強(qiáng)流等時(shí)性加速器創(chuàng)新研究”項(xiàng)目取得重要進(jìn)展。該項(xiàng)目針對(duì)國(guó)防科技工業(yè)、科學(xué)前沿和先進(jìn)核能等領(lǐng)域?qū)Ω吣軓?qiáng)流質(zhì)子加速器的需求，優(yōu)化設(shè)計(jì)了2GeV（千兆電子伏特）/6MW（兆瓦）高能強(qiáng)流等時(shí)性加速器方案，深入開(kāi)展了束流動(dòng)力學(xué)的核心算法研究和大規(guī)模并行計(jì)算，建成了高Q（品質(zhì)因子）值諧振腔和高溫超導(dǎo)磁體兩個(gè)大型試驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證了高能強(qiáng)流等時(shí)性加速器的關(guān)鍵技術(shù)，完成了項(xiàng)目任務(wù)書(shū)中全部科研工作，達(dá)到了預(yù)期指標(biāo)，并形成了高能高功率加速器的預(yù)研基地，為后續(xù)加速器工程設(shè)計(jì)提供了重要技術(shù)基礎(chǔ)。

5-10MW高功率質(zhì)子加速器是全球許多研究機(jī)構(gòu)30余年來(lái)不懈追求的綜合性平臺(tái)。該項(xiàng)目以突破2GeV/6MW等時(shí)性加速器瓶頸技術(shù)為目標(biāo)，在新原理、新技術(shù)、新方法上分別取得了重要?jiǎng)?chuàng)新成果。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了一套高平均束流功率、高能量效率和高投資效益比的2GeV/6MW等時(shí)性質(zhì)子加速器設(shè)計(jì)方案，通過(guò)建立預(yù)研基地和試驗(yàn)設(shè)施，研究掌握了高能強(qiáng)流等時(shí)性加速器的設(shè)計(jì)方法和加速器建造的關(guān)鍵技術(shù)，逐步得到了國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域?qū)＜业钠毡檎J(rèn)可和高度評(píng)價(jià)。

高Q值諧振腔試驗(yàn)平臺(tái)

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)能量超越1GeV限制的等時(shí)性加速、共振穿越和高Q值諧振腔、高溫超導(dǎo)磁體等加速器核心科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提出了大徑向范圍調(diào)變磁場(chǎng)高階梯度獲得強(qiáng)聚焦，配合傳統(tǒng)的磁極螺旋角和邊緣聚焦，獲得了2GeV等時(shí)性加速的創(chuàng)新方法；研究了2GeV高能強(qiáng)流連續(xù)束 FFAG（固定磁場(chǎng)交變梯度）加速器束流動(dòng)力學(xué)的核心算法，在回旋加速器軟件的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了國(guó)際首個(gè)包含非線(xiàn)性空間電荷力、適應(yīng)軌道大調(diào)變度的等時(shí)性FFAG加速器大規(guī)模并行計(jì)算軟件，首次獲得2GeV高能量強(qiáng)流束等時(shí)性加速的大規(guī)模并行計(jì)算結(jié)果；研究設(shè)計(jì)了Q值高達(dá)9.5萬(wàn)的大型常溫腔，1:4縮比腔制造和測(cè)試驗(yàn)證了關(guān)鍵技術(shù)可行性；研發(fā)了2GeV高能強(qiáng)流連續(xù)束 FFAG加速器的1:4縮比高溫超導(dǎo)磁鐵，實(shí)現(xiàn)了4218米二代帶材的異形線(xiàn)圈繞制，從大型磁鐵工程和工藝加工技術(shù)方面全面開(kāi)展了主磁鐵的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

高溫超導(dǎo)磁體試驗(yàn)平臺(tái)

項(xiàng)目開(kāi)展期間，取得了若干重要?jiǎng)?chuàng)新成果，影響力逐步提升。國(guó)際未來(lái)加速器委員會(huì)束流動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家對(duì)設(shè)計(jì)方案予以高度評(píng)價(jià)和約稿；團(tuán)隊(duì)成員在“國(guó)際回旋加速器及其應(yīng)用大會(huì)”上作了2GeV/6MW等時(shí)性質(zhì)子加速器的邀請(qǐng)報(bào)告；召開(kāi)了國(guó)際專(zhuān)題研討會(huì)，權(quán)威專(zhuān)家對(duì)該加速器方案的重要意義、前瞻性和技術(shù)挑戰(zhàn)性及當(dāng)前進(jìn)展予以充分肯定，并給出了寶貴的意見(jiàn)和建議，為建設(shè)世界前沿大科學(xué)平臺(tái)奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。