《高束流功率四翼型RFQ加速器》

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带电粒子加速器是核技术领域的重要装置,高束流功率四翼型RFQ加速器是强流粒子加速器的一种新型加速结构。该项目所研制的强流质子RFQ加速器,是为在中国开发新型洁净核能源而开展的关键技术研究。加速器驱动的洁净核能系统(ADS)是新一代的核能发电装置,由于其在安全性、资源利用率、核废物处理等方面的综合优越性,成为近十多年来国际核能界的研究热点。装置中的强流质子加速器是其中的关键技术,而低能端的RFQ加速器正是关键技术中的核心技术。2000年在科技部 “973计划”的支持下,中国启动了加速器驱动洁净核能基础研究项目。此项目在中科院高能物理研究所自主设计建成了中国第一台高束流功率的RFQ加速器。这台RFQ加速器输出束流能量为3.54MeV,平均流强为3.2mA,占空比为7.1%,超过了“973计划”任务指标,达到国际先进水平。在世界上已经建造的几十台同类加速器中,各项主要性能指标超过这台加速器的仅有美国Los Alamos实验室在核武研究计划中耗资上亿美元建造的名为LEDA的RFQ加速器,由于美国的LEDA-RFQ已经停止运行,中国这台RFQ加速器现在名列世界前茅。2007年,科技部再次将ADS研究纳入新一轮“973计划”,继续支持在这台RFQ加速器上深入开展强流束物理研究。中国首台强流质子RFQ的成功建成,使中国掌握了强流RFQ的关键技术及尖端工艺,打破了美国多年来对中国在此技术上的封锁。在课题组的自主研制中,走出了一条与国外不同的道路,获得了一系列创新成果。除洁净能源应用外,RFQ加速器还可在国家重大需求中得到应用,比如在航天领域,它可用于太空飞行器电子器件可靠性研究、宇航员太空辐照环境地面模拟研究;在医学领域,可应用于质子治癌、重离子治癌、硼中子俘获治疗;在国家安全方面,可用于质子照相、白光中子源、海关爆炸物及放射性检测等。特别是,它将用于国家“十一五”十大科学工程之一中国散裂中子源项目(CSNS)。事实上,CSNS项目已经得益于此RFQ加速器的成功,而质子治癌的项目立项工作也正在此基础上积极启动。

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