在中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所東莞研究部，一項(xiàng)具有里程碑意義的科研成果近日成功驗(yàn)收。這項(xiàng)成果是中國(guó)散裂中子源（CSNS）直線加速器的核心組件——首支緊湊型P波段大功率超構(gòu)材料速調(diào)管。
這支速調(diào)管的成功研制，標(biāo)志著中國(guó)在高端射頻器件研發(fā)領(lǐng)域取得了重大突破，實(shí)現(xiàn)了從依賴進(jìn)口到自主創(chuàng)新的飛躍。作為國(guó)際首例，它不僅在大科學(xué)裝置中具有廣泛應(yīng)用前景，還在醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。
據(jù)了解，P波段大功率速調(diào)管是CSNS直線加速器射頻功率源系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，為直線加速器提供能量和動(dòng)力，相當(dāng)于汽車的“心臟”。然而，此前這一設(shè)備完全依賴進(jìn)口。為了打破這一局面，CSNS加速器射頻團(tuán)隊(duì)聯(lián)合電子科技大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所及昆山國(guó)力電子科技股份有限公司，共同開(kāi)展了P波段324MHz速調(diào)管的研制工作。
經(jīng)過(guò)四年多的技術(shù)攻關(guān)，項(xiàng)目組首次采用諧振腔加載超構(gòu)材料技術(shù)，成功設(shè)計(jì)出324MHz大功率速調(diào)管。該速調(diào)管在昆山國(guó)力電子科技股份有限公司完成加工制造后，日前在CSNS現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)了高功率測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，其關(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(guò)3.0MW，射頻脈沖寬度650μs，重復(fù)頻率25Hz，并在峰值2.5MW功率下順利通過(guò)了48小時(shí)長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試。
中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所副所長(zhǎng)、CSNS二期工程總指揮王生表示，這支速調(diào)管應(yīng)用了超構(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)水平的同時(shí)，腔串結(jié)構(gòu)體積相比國(guó)外同類裝置減少了約50%。這一創(chuàng)新不僅降低了造價(jià)，還標(biāo)志著P波段大功率速調(diào)管技術(shù)的一次質(zhì)的飛躍。
驗(yàn)收組專家在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了嚴(yán)格的測(cè)試，對(duì)速調(diào)管的各項(xiàng)性能指標(biāo)給予了高度評(píng)價(jià)。他們認(rèn)為，這支速調(diào)管的成功研制，是中國(guó)在大功率速調(diào)管創(chuàng)新研究領(lǐng)域的又一重大突破，彰顯了中國(guó)在高端射頻器件研發(fā)領(lǐng)域的核心實(shí)力。
CSNS加速器關(guān)鍵核心設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程也在加速推進(jìn)。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)的依賴，還顯著降低了成本。同時(shí)，這一進(jìn)程也帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。
CSNS一期工程中的相關(guān)設(shè)備自主化研制也取得了顯著突破。3He中子探測(cè)器、中子導(dǎo)管、費(fèi)米中子斬波器、中子極化器等設(shè)備的自主化研制成功，進(jìn)一步提升了CSNS的整體性能和科研水平。
