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超導(dǎo)CH原型腔圖2 超導(dǎo)CH腔的4K低溫垂直測(cè)試結(jié)果（資料圖）

12月17日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目重大研究計(jì)劃“先進(jìn)核裂變能的燃料增殖與嬗變”的重點(diǎn)支持項(xiàng)目“ADS極低beta超導(dǎo)CH原型腔”研制成功（圖1），并在4.2K液氦低溫下順利完成垂直測(cè)試，為質(zhì)子和重離子超導(dǎo)直線加速器在低能量段提供了一條高效加速的備選技術(shù)路線。

該超導(dǎo)腔由近代物理所自主設(shè)計(jì)與研制。12月18日，來(lái)自中科院上海應(yīng)用物理研究所、中科院高能物理研究所、北京大學(xué)的專(zhuān)家對(duì)該超導(dǎo)腔進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。結(jié)果表明：該超導(dǎo)腔最大峰值電場(chǎng)Epeak達(dá)到61 MV/m，對(duì)應(yīng)加速梯度Eacc為11 MV/m，加速電壓Uacc為4.1MV，品質(zhì)因數(shù)Q0好于1.5×109（圖2）。測(cè)試專(zhuān)家一致認(rèn)為，該指標(biāo)超過(guò)了國(guó)際同類(lèi)型超導(dǎo)腔的最好水平。

為了配合戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)“未來(lái)先進(jìn)核裂變能——ADS嬗變系統(tǒng)”加速器在低能段的需求，極低beta超導(dǎo)CH原型腔的設(shè)計(jì)頻率為162.5MHz，最優(yōu)beta為0.067，均是目前國(guó)際上最低的。它采用了六加速間隙結(jié)構(gòu)，腔體尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其設(shè)計(jì)和加工的難度極大，是射頻超導(dǎo)領(lǐng)域極具挑戰(zhàn)性的工作。目前國(guó)際上僅有德國(guó)法蘭克福大學(xué)應(yīng)用物理研究所（IAP）研制過(guò)2只CH超導(dǎo)腔。近代物理所研發(fā)人員經(jīng)過(guò)四年努力，分步實(shí)施了總體設(shè)計(jì)、模擬計(jì)算、關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，并解決了設(shè)計(jì)、高純鈮加工、成型、裝配和真空電子束焊等一系列難題，于2014年10月4日完成了超導(dǎo)CH腔的加工。項(xiàng)目組在完成CH超導(dǎo)腔的超聲波清洗、重度化學(xué)拋光、高溫退火、輕度化學(xué)拋光、超純高壓水沖洗、超凈間裝配和低溫烘烤等一系列復(fù)雜的后處理流程后，在近代物理所的射頻超導(dǎo)測(cè)試平臺(tái)完成了4K低溫垂直測(cè)試。

該超導(dǎo)CH腔的設(shè)計(jì)和研制得到蘭州瑞源機(jī)械設(shè)備有限公司、蘭州空間技術(shù)物理研究所、高能物理研究所、北京大學(xué)、上海應(yīng)用物理研究所、德國(guó)法蘭克福大學(xué)應(yīng)用物理研究所（IAP）、美國(guó)湯姆遜杰弗遜國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（JLAB）的支持與幫助，同時(shí)得到國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃“強(qiáng)流高功率離子加速器物理及技術(shù)先導(dǎo)研究”、加速器創(chuàng)新群體“重離子加速器物理和技術(shù)前沿課題研究”以及ADS先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目資助。