11月19日，全市科技大會暨科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京會議中心舉行，會上公布了2023年度北京市科學(xué)技術(shù)獎獎勵名單，由中國科學(xué)院高能物理研究所提名的“大型粒子加速器多頻段高性能超導(dǎo)腔系統(tǒng)自主創(chuàng)新研發(fā)及工程應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。
射頻超導(dǎo)腔是大型加速器的核心，其作用是加速帶電粒子達(dá)到目標(biāo)能量和流強(qiáng)，也稱之為加速器的“心臟”或“發(fā)動機(jī)”。采用超導(dǎo)腔是國際上大型加速器的發(fā)展趨勢，因其顯著優(yōu)勢，在世界上運(yùn)行和籌建中的基于高能強(qiáng)流粒子加速器的大科學(xué)裝置幾乎都采用了超導(dǎo)腔系統(tǒng)，如各類先進(jìn)光源、對撞機(jī)等。然而，高性能超導(dǎo)腔技術(shù)極具挑戰(zhàn)性，是國際上競相發(fā)展的前沿技術(shù)。經(jīng)過十余年的攻關(guān)，高能所潘衛(wèi)民研究員團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了覆蓋主要頻段的超導(dǎo)腔，提出并實(shí)施了創(chuàng)新思想及方案，取得了一系列國際領(lǐng)先的創(chuàng)新成果。
該團(tuán)隊(duì)提出了將中溫退火技術(shù)應(yīng)用于國內(nèi)外使用最為廣泛的1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)腔的創(chuàng)新思想，并成功用于超導(dǎo)腔的具體研發(fā)中，最終1.3 GHz 9-cell和650 MHz兩種超導(dǎo)腔在性能方面取得了重大突破和創(chuàng)新成果，超導(dǎo)腔品質(zhì)因數(shù)測試結(jié)果處于國際領(lǐng)先，超導(dǎo)腔加速梯度測試結(jié)果達(dá)到國際一流水平，在國際上產(chǎn)生了重要影響。這項(xiàng)成果具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，使我國高性能超導(dǎo)腔技術(shù)跨入世界前列，而且已用于我國基于高品質(zhì)因數(shù)超導(dǎo)腔的加速器建造，被我國的高重頻自由電子激光裝置和大型環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)（CEPC）以及國外超導(dǎo)加速器設(shè)計(jì)方案所采用。
團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的國內(nèi)首個(gè)500 MHz超導(dǎo)高頻腔系統(tǒng)，性能指標(biāo)達(dá)世界領(lǐng)先，并成功應(yīng)用于北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPCII）上替代了原進(jìn)口超導(dǎo)腔，現(xiàn)已長期穩(wěn)定運(yùn)行7年。這是國內(nèi)唯一一套用于大科學(xué)裝置長期穩(wěn)定運(yùn)行的國產(chǎn)超導(dǎo)腔系統(tǒng)，標(biāo)志著我國已全面掌握了500 MHz超導(dǎo)腔系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，令我國躋身于世界少數(shù)能夠研制此類超導(dǎo)腔的國家之列。累積的經(jīng)驗(yàn)后來被應(yīng)用在極低β 強(qiáng)流連續(xù)束325 MHz輪輻型質(zhì)子超導(dǎo)腔的研發(fā)中，成功研制了世界首臺極低β 輪輻超導(dǎo)腔及強(qiáng)流連續(xù)束質(zhì)子加速器，被國外稱之為重要里程碑，有力支撐了加速器驅(qū)動嬗變裝置、散裂中子源二期等大科學(xué)裝置的建設(shè)。
該成果發(fā)表論文60余篇，獲專利10余項(xiàng)。多項(xiàng)核心技術(shù)已應(yīng)用于國內(nèi)外基于加速器的大科學(xué)裝置中，特別是在懷柔科學(xué)城最大的國家科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施高能同步輻射光源(HEPS)和北京市首批五個(gè)交叉平臺之一“先進(jìn)光源研發(fā)與測試平臺(PAPS)”中，超導(dǎo)腔系統(tǒng)技術(shù)得到了充分的應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展，提升了懷柔科學(xué)城的科技實(shí)力和國際影響力，并建設(shè)了一支經(jīng)驗(yàn)豐富、具有創(chuàng)新思想和能力的專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍。
獲獎證書
1.3 GHz 9-cell超導(dǎo)腔
650 MHz超導(dǎo)腔
8×1.3 GHz 9-cell 超導(dǎo)腔模組
BEPC-II 500MHz超導(dǎo)腔模組
ADS 325 MHz 輪輻型超導(dǎo)腔模組
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