Китайский импульсный источник нейтронов завершил важный этап монтажа оборудования, мощность пучка превысила 200 кВт

Чтобы свести к минимуму влияние на работу пользователей, в рамках второй очереди проекта Китайского импульсного источника нейтронов (CSNS-II) монтаж оборудования второй очереди проводится в ежегодное летнее окно остановки. В период летней остановки этого года команда проекта завершила монтаж и наладку головного оборудования линейного ускорителя, всех твердотельных модуляторов, а также третьего магнитно-сплавного резонатора быстроциклирующего синхротрона. Таким образом, все оборудование ускорителя CSNS-II, за исключением сверхпроводящего ускорителя, полностью смонтировано. После почти месячной настройки пучка 20 октября 2026 года мощность пучка установки превысила 200 кВт и установка официально введена в эксплуатацию для пользователей, что вдвое превышает проектную мощность пучка первой очереди. Это также важная веха в строительстве CSNS-II, обеспечивающая ключевую проверку для достижения цели 500 кВт во второй очереди.

Данный цикл настройки пучка одновременно служит повышению эксплуатационных характеристик CSNS и проверке траектории модернизации мощности CSNS-II. Изменения параметров оборудования накладываются на такие физические факторы, как эффект пространственного заряда и неустойчивость импеданса пучка, что дополнительно повышает сложность согласования аппаратуры и контроля потерь пучка в условиях высокой мощности.

Применительно к ключевым участкам RFQ, MEBT и другим, впервые вводимым в настройку пучка после модернизации линейного ускорителя, команда ускорителя провела регулировку параметров и согласование пучка, постепенно повышая стабильность пучка линейного ускорителя и создавая условия для настройки пучка высокой мощности.

На этой основе снижение потерь пучка и повышение коэффициента прохождения пучка по-прежнему остаются ключом к обеспечению стабильной работы синхротрона. В области контроля потерь пучка в условиях высокой мощности команда ускорителя провела значительную корректировку и оптимизацию режима работы, решив проблему коллективной неустойчивости пучка; показатель плотности пучка превысил высший уровень среди аналогичных ускорителей в мире; при повышении мощности потери пучка были дополнительно снижены.

Команда нейтронной мишенной станции CSNS 25 сентября завершила монтаж и наладку восьмой (T8) мишени. Команда разработала новую схему теплоотвода для режима работы при 200 кВт, добавила средства мониторинга и анализа температуры мишенных пластин, что обеспечило ключевую экспериментальную проверку для проектирования высокомощной мишени CSNS-II. На основе детальных теплотехнических расчетов системы «мишень—замедлитель—отражатель» команда оптимизировала распределение высоты пятна пучка на поверхности мишени, усовершенствовала режимы работы криогенной системы и системы водяного охлаждения мишенной станции, обеспечив безопасную и стабильную работу мишенной системы при мощности пучка 200 кВт.

Одиннадцать нейтронных спектрометров CSNS, официально открытых для пользователей, в период летнего технического обслуживания прошли обслуживание ключевых узлов, включая рассеивательные камеры, чопперы, детекторы и системы образцового окружения. При мощности пучка 200 кВт спектрометры обеспечат пользователям нейтронные пучки более высокого качества, более эффективные методы измерений и более разнообразные экспериментальные условия, поддерживая успешное выполнение ключевых задач CSNS и пользовательских проектов.

Период настройки пучка совпал с праздниками Середины осени и Дня образования КНР; на ключевых постах, таких как центральный пункт управления и аварийное дежурство по эксплуатации, было организовано посменное дежурство, научные сотрудники и эксплуатационный персонал оставались на переднем крае, обеспечивая непрерывность работ по настройке пучка и в конечном итоге стабильную работу CSNS при средней мощности 200 кВт и официальную подачу пучка.

Данная настройка пучка при 200 кВт подтвердила соответствующие технические решения, проверила траекторию повышения мощности CSNS-II, а также накопила ценный опыт для последующих работ по настройке пучка с повышением энергии линейного ускорителя до 300 МэВ.

В настоящее время срок реализации CSNS-II выполнен почти наполовину, строительство проекта идет успешно. Строительно-монтажные работы были успешно завершены в конце сентября; команда проекта выполнила работы по расширению в сложных условиях действующей площадки установки первой очереди. 15 октября было успешно завершено изготовление и монтаж ключевого оборудования криогенной системы ускорителя——гелиевого рефрижератора уровня 1 кВт при 2 К. На следующем этапе команда проекта будет продолжать комплексно продвигать монтаж и наладку оборудования, всемерно обеспечивая завершение второй очереди проекта в установленные сроки и с высоким качеством. После завершения строительства второй очереди характеристики нейтронного пучка значительно улучшатся, расширятся возможности междисциплинарных передовых исследований, будет создана нейтронная научная платформа более высокого уровня для фундаментальных исследований и технологических прорывов в области материаловедения, наук о жизни, энергетики и других направлений нашей страны.