惠州“国之重器”核心技术取得重大突破

2月19日,南都记者从中科院近代物理研究所了解到,2月11日5时16分,中科院近代物理研究所独立自主研制的ADS (加速器驱动次临界系统)超导直线加速器样机,在国际上首次实现束流强度10毫安连续波质子束176千瓦运行指标。2月12日凌晨2时20分,实现10毫安束流稳定运行。未来该样机的相关技术,将应用在位于惠州惠东的国家重大科技基础设施上。

据介绍,这次重大突破首次验证了全超导直线加速器可以稳定加速5-10毫安连续波质子束这一国际加速器领域长期追求的目标,为国际上同类强流高功率加速器装置建设及其一系列重大应用提供了成功先例。

当前,ADS超导直线加速器样机的连续波束流强度和功率均远超国际同类装置,实现了从“被迫自立”到“自强引领”的跨越。

据悉,此次ADS超导直线加速器样机成功加速10毫安连续波质子束流,将为在惠州惠东在建的两项国家重大科技基础设施“强流重离子加速器(HIAF)”和“加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)”提供坚强支撑。同时也验证了未来ADS商用装置束流强度10毫安指标的可行性,为中国未来在国际上率先建设ADS商用装置和加速器驱动的先进核裂变能装置奠定基础,也对未来改善中国能源结构、碳达峰和碳中和具有重要意义。

2011年,中国科学院启动实施战略性先导科技专项(A类)“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”(简称“ADS先导专项”)。射频超导强流高功率质子直线加速器是ADS三大关键系统之一。强流高功率离子束是核科学和核技术前沿,也是国家战略需求,是各发达国家争先抢占的战略高地。

实现10毫安连续波强流高功率质子束稳定加速是国际上近20多年来长期追求的目标,无论物理上还是技术上都存在前所未有的巨大挑战。采用全超导直线加速器加速5毫安以上连续波质子束从未在国际上被验证或实现。

在这种情况下,我国必须独立完成所有“卡脖子”的关键核心技术研发,而能够稳定可靠加速数毫安质子束强流高功率加速器是该产业落地的“卡脖子”技术。

中科院近代物理所自接到研发强流高功率质子超导直线加速器这一重大任务开始,十多年来埋头攻关,创造了一个又一个世界记录:2014年即实现了射频四极加速器10毫安连续波质子束稳定运行,2015年完成5兆电子伏、3毫安质子超导直线加速器研制和测试、2016年完成10兆电子伏、2毫安质子超导直线加速器研制、2017年25兆电子伏质子超导直线加速器通过专家测试和验收,在财政部的绩效评估中名列第一。

研究团队打破了美、欧发达国家对射频超导直线加速器相关技术的限制,最终建成了ADS超导质子直线加速器原型样机,突破了强流高功率射频超导质子直线加速器这一“卡脖子”技术。

南都记者了解到,惠州在建的国家重大科技基础设施——两大科学装置项目正在加速推进。HIAF项目将成为国际上脉冲束流强度最高的重离子加速器装置,CiADS项目将成为国际上第一个ADS研究装置,预计2025—2026年建成投用后将可集聚国内外约1500名科学家等科研人才。

目前,中科院近代物理研究所正在惠州部署开展产业化工作,包括谋划建设离子加速器高端制造产业链、医用短寿命同位素生产南方基地、核孔膜研发基地、重离子辐照技术产业等。

根据规划,惠州将发挥中科院两大科学装置、先进能源科学与技术广东省实验室等项目的协同集聚效应,引导相关能源龙头企业在惠州设立技术研究中心,并积极开展重离子相关的生命科学、生物科学、新型材料研制以及核反应堆和燃料循环技术、反应堆物理、材料和燃料科学、中子物理、生命科学、材料科学等领域产业化应用,打造世界一流的先进能源科学与技术国际研究中心和全球著名的能源科学实验基地。

来源:南方都市报