2017年7月7日下午,中國(guó)散裂中子源(CSNS)的快循環(huán)同步加速器(RCS)成功將質(zhì)子束流加速到設(shè)計(jì)能量1.6GeV,并引出到廢束站。這是CSNS工程建設(shè)中的又一個(gè)重要里程碑。
在直線加速器調(diào)束成功,束流能量加速到60MeV之后,5月31日,加速器開(kāi)始RCS直流模式的調(diào)束,第一個(gè)束流脈沖就成功實(shí)現(xiàn)了束流積累。6月1日,加高頻腔壓后實(shí)現(xiàn)束流縱向俘獲和聚束。6月5日,束流從RCS引出到R-Dump廢束站,結(jié)束RCS第一輪調(diào)束。
7月3日,加速器開(kāi)始了第二輪的RCS調(diào)束。7月7日,開(kāi)始交流加速模式束流調(diào)試,并于當(dāng)天成功將束流加速到1.6GeV的設(shè)計(jì)能量。在隨后的兩天中,經(jīng)過(guò)緊鑼密鼓的調(diào)試,7月9日實(shí)現(xiàn)了縱向的完美匹配,束流加速過(guò)程幾乎沒(méi)有束流損失,通過(guò)率接近100%,引出過(guò)程沒(méi)有探測(cè)到明顯束流損失。
之前由于進(jìn)口的速調(diào)管出現(xiàn)故障,4# 漂移管直線加速器(DTL)無(wú)法工作,設(shè)計(jì)能量為80MeV的直線加速器只能提供60MeV能量的束流。為保證工期,工程經(jīng)理部決定采用60MeV注入的替代方案,這一方案增加了調(diào)束難度,但卻贏得了寶貴的調(diào)束時(shí)間,保證了工程進(jìn)度。
CSNS RCS是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)快循環(huán)同步加速器,國(guó)外另外兩臺(tái)大型快循環(huán)同步加速器分別是英國(guó)散裂中子源(ISIS)的70MeV~800MeV和日本散裂中子源(J-PARC)的400MeV~3GeV的快循環(huán)同步加速器??煅h(huán)同步加速器原理上和儲(chǔ)存環(huán)有著很大的不同。CSNS RCS的特點(diǎn)是要求在20ms內(nèi)完成束流的注入、積累、加速和引出,給調(diào)束工作帶來(lái)了很多新的挑戰(zhàn)。到目前為止,RCS兩輪調(diào)束只用了兩周時(shí)間就完成了束流的累積、加速和引出,束流傳輸效率接近100%,幾乎所有的調(diào)束步驟都是按預(yù)期的結(jié)果在推進(jìn),這樣的速度在國(guó)際上同類加速器調(diào)束中名列前茅。
CSNS加速器調(diào)束取得的重大進(jìn)展,有賴于調(diào)束人員前期充分的方法和工具的準(zhǔn)備,更是全體工程建設(shè)人員十余年兢兢業(yè)業(yè)、一絲不茍、埋頭苦干的結(jié)晶。CSNS加速器部件絕大多數(shù)為國(guó)產(chǎn)自研設(shè)備,并且都是國(guó)內(nèi)第一次研制。這些設(shè)備經(jīng)過(guò)了調(diào)束的考驗(yàn),反映出各硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)、加工、準(zhǔn)直安裝的高質(zhì)量和高可靠性,前后兩周的RCS調(diào)束過(guò)程中,硬件設(shè)備幾乎零故障。調(diào)束結(jié)果表明,首次采用的諧振磁鐵電源的諧波注入補(bǔ)償非常成功,多套諧振磁鐵的磁場(chǎng)在加速全過(guò)程中的同步跟蹤精度遠(yuǎn)好于ISIS和J-PARC的同類設(shè)備,達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。所內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵束測(cè)設(shè)備電子學(xué)的水平不遜于國(guó)際流行的商業(yè)產(chǎn)品。
CSNS加速器隊(duì)伍將會(huì)再接再厲,確保裝置按計(jì)劃驗(yàn)收和投入運(yùn)行。
RCS束流流強(qiáng)波形,顯示20ms內(nèi)束流加速效率接近100%
7月7日調(diào)束人員慶祝束流加速成功