近日，原子能院長期基礎(chǔ)研究專項“高能強流等時性加速器創(chuàng)新研究”項目取得重要進展。該項目針對國防科技工業(yè)、科學(xué)前沿和先進核能等領(lǐng)域?qū)Ω吣軓娏髻|(zhì)子加速器的需求，優(yōu)化設(shè)計了2GeV(千兆電子伏特)/6MW(兆瓦)高能強流等時性加速器方案，深入開展了束流動力學(xué)的核心算法研究和大規(guī)模并行計算，建成了高Q(品質(zhì)因子)值諧振腔和高溫超導(dǎo)磁體兩個大型試驗平臺，驗證了高能強流等時性加速器的關(guān)鍵技術(shù)，完成了項目任務(wù)書中全部科研工作，達到了預(yù)期指標，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構(gòu)30余年來不懈追求的綜合性平臺。該項目以突破2GeV/6MW等時性加速器瓶頸技術(shù)為目標，在新原理、新技術(shù)、新方法上分別取得了重要創(chuàng)新成果。項目團隊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等時性質(zhì)子加速器設(shè)計方案，通過建立預(yù)研基地和試驗設(shè)施，研究掌握了高能強流等時性加速器的設(shè)計方法和加速器建造的關(guān)鍵技術(shù)，逐步得到了國內(nèi)外該領(lǐng)域?qū)＜业钠毡檎J可和高度評價。

高Q值諧振腔試驗平臺

項目團隊針對能量超越1GeV限制的等時性加速、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)問題，提出了大徑向范圍調(diào)變磁場高階梯度獲得強聚焦，配合傳統(tǒng)的磁極螺旋角和邊緣聚焦，獲得了2GeV等時性加速的創(chuàng)新方法;研究了2GeV高能強流連續(xù)束 FFAG(固定磁場交變梯度)加速器束流動力學(xué)的核心算法，在回旋加速器軟件的基礎(chǔ)上，開發(fā)了國際首個包含非線性空間電荷力、適應(yīng)軌道大調(diào)變度的等時性FFAG加速器大規(guī)模并行計算軟件，首次獲得2GeV高能量強流束等時性加速的大規(guī)模并行計算結(jié)果;研究設(shè)計了Q值高達9.5萬的大型常溫腔，1:4縮比腔制造和測試驗證了關(guān)鍵技術(shù)可行性;研發(fā)了2GeV高能強流連續(xù)束 FFAG加速器的1:4縮比高溫超導(dǎo)磁鐵，實現(xiàn)了4218米二代帶材的異形線圈繞制，從大型磁鐵工程和工藝加工技術(shù)方面全面開展了主磁鐵的設(shè)計驗證。

項目開展期間，取得了若干重要創(chuàng)新成果，影響力逐步提升。國際未來加速器委員會束流動力學(xué)專家對設(shè)計方案予以高度評價和約稿;團隊成員在“國際回旋加速器及其應(yīng)用大會”上作了2GeV/6MW等時性質(zhì)子加速器的邀請報告;召開了國際專題研討會，權(quán)威專家對該加速器方案的重要意義、前瞻性和技術(shù)挑戰(zhàn)性及當前進展予以充分肯定，并給出了寶貴的意見和建議，為建設(shè)世界前沿大科學(xué)平臺奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。