2025年6月7日，中國(guó)散裂中子源（CSNS）直線加速器首臺(tái)緊湊型324MHz大功率超構(gòu)材料速調(diào)管，在中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所東莞研究部通過各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試，順利完成驗(yàn)收。作為國(guó)際首支成功研制的大功率超構(gòu)材料速調(diào)管，這一成果標(biāo)志著我國(guó)在大功率速調(diào)管創(chuàng)新研究基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)又一次重大突破。
324MHz大功率速調(diào)管是CSNS直線加速器射頻功率源系統(tǒng)的核心設(shè)備，為直線加速器束流提供能量和動(dòng)力，相當(dāng)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，此前全部依賴進(jìn)口。自2021年以來，CSNS加速器射頻團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合電子科技大學(xué)、高能所環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）速調(diào)管團(tuán)隊(duì)及昆山國(guó)力公司共同開展了324MHz速調(diào)管的研制。項(xiàng)目組首次提出采用諧振腔加載超構(gòu)材料技術(shù)設(shè)計(jì)324MHz大功率速調(diào)管，經(jīng)過4年多技術(shù)攻關(guān)，日前完成設(shè)備高功率測(cè)試，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求——輸出脈沖峰值功率超過3.0MW、射頻脈沖寬度650μs、重復(fù)頻率25Hz，在2.5MW功率順利通過48小時(shí)長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試，計(jì)劃于2026年9月正式上線。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所副所長(zhǎng)、中國(guó)散裂中子源二期工程總指揮王生介紹，該速調(diào)管應(yīng)用超構(gòu)材料等前沿技術(shù)，在主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的前提下，體積相比國(guó)外同類裝置減少約50%，不但大幅度降低了造價(jià)，也是高功率速調(diào)管技術(shù)質(zhì)的飛躍。
項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)在中國(guó)散裂中子源園區(qū)舉行，驗(yàn)收組由來自中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十二研究所、中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所、清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所、蘇州實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)原子能科學(xué)研究院的6位專家組成。驗(yàn)收組聽取了直線射頻組的研制和測(cè)試報(bào)告，對(duì)速調(diào)管48小時(shí)穩(wěn)定工作實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了審核認(rèn)定，認(rèn)為關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)滿足要求，一致通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。
作為國(guó)際首支成功研制的大功率超構(gòu)材料速調(diào)管，其在大科學(xué)裝置、醫(yī)療及其他工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，此次順利通過驗(yàn)收，是我國(guó)在該領(lǐng)域從依賴進(jìn)口到自主創(chuàng)新的關(guān)鍵跨越，彰顯了我國(guó)在高端射頻器件研發(fā)領(lǐng)域的核心實(shí)力。
近年來，CSNS不斷提升自主創(chuàng)新能力，開展了大量關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研工作，并取得了重要進(jìn)展，通過預(yù)研工作，已成功研制了P波段大功率速調(diào)管、氫閘流管和金屬陶瓷四極管等設(shè)備，性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。目前加速器關(guān)鍵核心設(shè)備已全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，不僅擺脫了對(duì)進(jìn)口技術(shù)和設(shè)備的依賴，還顯著降低了成本，同時(shí)帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。此外，CSNS一期工程中的相關(guān)設(shè)備3He中子探測(cè)器、中子導(dǎo)管、費(fèi)米中子斬波器、中子極化器等自主化研制均取得突破。
中國(guó)散裂中子源直線加速器首支緊湊型P波段大功率超構(gòu)材料速調(diào)管
驗(yàn)收組專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試
驗(yàn)收組專家和研制項(xiàng)目組代表在驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)合影
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