2025年6月7日，中國散裂中子源（CSNS）直線加速器首臺緊湊型324MHz大功率超構(gòu)材料速調(diào)管，在中國科學院高能物理研究所東莞研究部通過各項指標測試，順利完成驗收。作為國際首支成功研制的大功率超構(gòu)材料速調(diào)管，這一成果標志著我國在大功率速調(diào)管創(chuàng)新研究基礎(chǔ)上實現(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力，相當于汽車發(fā)動機，此前全部依賴進口。自2021年以來，CSNS加速器射頻團隊，聯(lián)合電子科技大學、高能所環(huán)形正負電子對撞機（CEPC）速調(diào)管團隊及昆山國力公司共同開展了324MHz速調(diào)管的研制。項目組首次提出采用諧振腔加載超構(gòu)材料技術(shù)設(shè)計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)備高功率測試，關(guān)鍵技術(shù)指標全部達到設(shè)計要求——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小時長期穩(wěn)定性測試，計劃于2026年9月正式上線。中國科學院高能物理研究所副所長、中國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)指標達到國際先進水平的前提下，體積相比國外同類裝置減少約50%，不但大幅度降低了造價，也是高功率速調(diào)管技術(shù)質(zhì)的飛躍。
項目驗收會在中國散裂中子源園區(qū)舉行，驗收組由來自中國電子科技集團公司第十二研究所、中國科學院近代物理研究所、清華大學、中國科學院高能物理研究所、蘇州實驗室、中國原子能科學研究院的6位專家組成。驗收組聽取了直線射頻組的研制和測試報告，對速調(diào)管48小時穩(wěn)定工作實驗數(shù)據(jù)進行了審核認定，認為關(guān)鍵技術(shù)指標滿足要求，一致通過現(xiàn)場驗收。
作為國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，此次順利通過驗收，是我國在該領(lǐng)域從依賴進口到自主創(chuàng)新的關(guān)鍵跨越，彰顯了我國在高端射頻器件研發(fā)領(lǐng)域的核心實力。
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，性能達到了國際先進水平。目前加速器關(guān)鍵核心設(shè)備已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，不僅擺脫了對進口技術(shù)和設(shè)備的依賴，還顯著降低了成本，同時帶動了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。此外，CSNS一期工程中的相關(guān)設(shè)備3He中子探測器、中子導(dǎo)管、費米中子斬波器、中子極化器等自主化研制均取得突破。
中國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
驗收組專家進行現(xiàn)場測試
驗收組專家和研制項目組代表在驗收現(xiàn)場合影
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