近日，原子能院長期基礎(chǔ)研究專項“高能強流等時性加速器創(chuàng)新研究”項目取得重要進展。該項目針對國防科技工業(yè)、科學前沿和先進核能等領(lǐng)域?qū)Ω吣軓娏髻|(zhì)子加速器的需求，優(yōu)化設計了2GeV（千兆電子伏特）/6MW（兆瓦）高能強流等時性加速器方案，深入開展了束流動力學的核心算法研究和大規(guī)模并行計算，建成了高Q（品質(zhì)因子）值諧振腔和高溫超導磁體兩個大型試驗平臺，驗證了高能強流等時性加速器的關(guān)鍵技術(shù)，完成了項目任務書中全部科研工作，達到了預期指標，并形成了高能高功率加速器的預研基地，為后續(xù)加速器工程設計提供了重要技術(shù)基礎(chǔ)。

5-10MW高功率質(zhì)子加速器是全球許多研究機構(gòu)30余年來不懈追求的綜合性平臺。該項目以突破2GeV/6MW等時性加速器瓶頸技術(shù)為目標，在新原理、新技術(shù)、新方法上分別取得了重要創(chuàng)新成果。項目團隊提出了一套高平均束流功率、高能量效率和高投資效益比的2GeV/6MW等時性質(zhì)子加速器設計方案，通過建立預研基地和試驗設施，研究掌握了高能強流等時性加速器的設計方法和加速器建造的關(guān)鍵技術(shù)，逐步得到了國內(nèi)外該領(lǐng)域?qū)＜业钠毡檎J可和高度評價。

高Q值諧振腔試驗平臺

項目團隊針對能量超越1GeV限制的等時性加速、共振穿越和高Q值諧振腔、高溫超導磁體等加速器核心科學和關(guān)鍵技術(shù)問題，提出了大徑向范圍調(diào)變磁場高階梯度獲得強聚焦，配合傳統(tǒng)的磁極螺旋角和邊緣聚焦，獲得了2GeV等時性加速的創(chuàng)新方法；研究了2GeV高能強流連續(xù)束 FFAG（固定磁場交變梯度）加速器束流動力學的核心算法，在回旋加速器軟件的基礎(chǔ)上，開發(fā)了國際首個包含非線性空間電荷力、適應軌道大調(diào)變度的等時性FFAG加速器大規(guī)模并行計算軟件，首次獲得2GeV高能量強流束等時性加速的大規(guī)模并行計算結(jié)果；研究設計了Q值高達9.5萬的大型常溫腔，1:4縮比腔制造和測試驗證了關(guān)鍵技術(shù)可行性；研發(fā)了2GeV高能強流連續(xù)束 FFAG加速器的1:4縮比高溫超導磁鐵，實現(xiàn)了4218米二代帶材的異形線圈繞制，從大型磁鐵工程和工藝加工技術(shù)方面全面開展了主磁鐵的設計驗證。

高溫超導磁體試驗平臺

項目開展期間，取得了若干重要創(chuàng)新成果，影響力逐步提升。國際未來加速器委員會束流動力學專家對設計方案予以高度評價和約稿；團隊成員在“國際回旋加速器及其應用大會”上作了2GeV/6MW等時性質(zhì)子加速器的邀請報告；召開了國際專題研討會，權(quán)威專家對該加速器方案的重要意義、前瞻性和技術(shù)挑戰(zhàn)性及當前進展予以充分肯定，并給出了寶貴的意見和建議，為建設世界前沿大科學平臺奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。