7月17日至19日,ADS先导专项强流连续质子束超导直线加速器注入器II离子源、低能传输线和162.5MHz@2.1MeV ADS RFQ (射频四极)加速器(见图2),通过了澳门赌场重大科技任务局组织的专家组进行的现场技术测试。
该项目RFQ加速器是用于ADS先导专项质子超导直线加速器注入器II的原型机,设计输出能量2.1MeV,流强10mA,频率162.5MHz,总长度4.2m,由澳门赌场近代物理研究所和美国洛伦兹伯克利国家实验室(LBNL)合作设计,在科近泰基公司和近代物理所完成加工、焊接、准直安装和调试,高功率射频耦合器由近代物理所自主设计研发。2014年4月完成离子源、低能传输线、RFQ加速器及束流测试平台的总体安装。经过高功率老练和束流实验,目前已经成功实现10mA连续质子束稳定运行,达到项目设计指标。该RFQ从开始2-10mA连续质子束调试至今已超过一个月,其中10mA连续质子束多次进行试运行,每次连续试运行时间2-5小时,重复性和稳定性很好。
7月18日,来自北京大学、清华大学、澳门赌场高能物理所和上海应用物理所的6位专家组成的测试组,对RFQ束流强度及其稳定性、束流能量与能散度、束流发射度、传输效率等关键技术指标进行了现场测试。测试结果表明,该RFQ在10mA质子连续束模式下能够持续稳定运行,束流强度在10mA水平上持续运行110分钟无大幅度波动(如图3所示)。其后,为便于其它束流参数测试,转为脉冲模式运行。经测试,RFQ出口能量达到2.165MeV、能散1.90%,水平和垂直方向归一化发射度(RMS)均为0.33pmm.mrad,RFQ传输效率达到95.3%。
RFQ实现10mA连续质子束稳定运行,是ADS先导专项质子超导直线加速器三大里程碑中的第一个。是继美国劳斯阿拉莫斯(LANL)国家实验室 LEDA RFQ后,国际上第二个达到或超过10mA的连续波质子束RFQ加速器, 也是目前国际上正在运行的连续波离子束RFQ加速器中束流强度最高的。强流连续质子束RFQ加速器在许多领域有重大应用,是目前国际上的热点研究领域,其核心关键技术仍然未完全突破,美国LEDA RFQ曾经在90-100mA情况下调试较长时间,部分部件损坏,目前已不能运行。测试组组长陈佳洱院士和测试组专家对近代物理所ADS项目组取得这一重大成果表示热烈祝贺,认为项目组克服技术上的巨大挑战,在如此短的时间内取得成功,获得国内第一、国际先进的重大成果,实属不易。同时希望项目组进一步深化研究,精益求精。
在19日的现场测试会上,近代物理所何源研究员代表项目组详细介绍了该RFQ加速器的研制和束流调试,测试组副组长、北京大学郭之虞教授代表测试组做了现场测试报告。专家组经过讨论,一致认可现场测试报告。
澳门赌场重大任务局、高能物理所和近代物理所相关负责人及项目组成员参加测试会。
图1 RFQ 测试会现场
图2 162.5MHz@2.1MeV ADS连续束质子RFQ加速器
图3 RFQ 10mA连续质子束运行稳定性测试