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国家重大科学工程兰州重离子加速器冷却储存环通过国家验收

类别:科研时间:2008-08-01

标签:科学新闻

7月30日,中国科学院近代物理研究所承建的国家重大科学工程—兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)通过了国家验收。验收专家认为:该工程全面优质完成了建设任务,实现了验收指标,其中主环加速碳、氩束流的能量和流强超过了设计指标,使我国第一台大型重离子加速器冷却储存环达到了国际先进水平。这是我国高科技领域取得的又一重大成果。

HIRFL-CSR是我国自行设计建造的第一个规模最大、能量最高、实现全离子加速的重离子同步加速器冷却储存环系统,于2000年4月由当时的国家发展计划委员会批准开工建设,总投资29350万元。主要建设内容包括:主环(CSRm)、实验环(CSRe)、放射性束(RIB)分离器、实验探测装置、辐射防护系统、兰州重离子加速器(HIRFL)改进和建安工程等。

HIRFL-CSR是一个集加速、累积、冷却 、储存、内靶实验及高灵敏、高分辨测量等当代加速器先进技术于一体的多功能、高科技实验装置,具备超高真空的束流管道总面积约600平方米,磁铁总重量约1500吨,磁铁电源近300台。该装置以原有的HIRFL系统作为注入器,采用多圈注入、剥离注入和电子冷却相结合的方法,将束流在CSRm里累积到高流强并加速,然后快引出打初级靶产生放射性次级束,或者剥离成高离化态束流,注入到CSRe做内靶实验或进行高精度质量测量。

HIRFL-CSR与德国重离子研究中心(GSI)的重离子冷却储存环(ESR)同属于世界级的大型核物理实验装置。其突出的创新点是,高品质束同步环和大接受度实验环双环耦合运行并配以空心电子束冷却,大幅度提高了束流累积效率、束流能量、束流强度和束流品质,使一些极端条件下的高精度测量成为可能。工程建设者们根据我国具体国情,坚持自主创新,攻克了一系列技术难关,采用独特的技术路线,实现了级联回旋加速器与双冷却储存环同步加速器的高难组合运行,创造性地实现了变谐波同步加速;在世界上首次研制成功空心电子束冷却装置,实现了“空心”电子束对重离子束的冷却;成功地产生了放射性次级束,并注入实验环在等时性模式下进行了高精度质量测量;在很短的时间内实现了重离子束的慢引出,为储存环外靶物理实验及重离子深层治癌等其他应用打下了坚实的基础。工程建设在国内工业基础相对薄弱、缺乏相关技术储备的条件下,坚持自力更生、艰苦奋斗,克服建造时间紧、技术难度高和经费不足的困难,用70%经费自行研制的绝大多数设备,其中,10-12 mbar大型超高真空系统、高性能网络数字化控制系统和纳秒量级大功率踢轨(Kicker)磁铁电源等高难度系统的主要性能达到了世界同类装置的先进水平,形成了一系列具有自主知识产权的高新技术,促进了我国相关高新技术的发展。工程建设还以国家较少的投资,创造了国际同类装置的最高性价比。

HIRFL-CSR的建成,大大提高了我国先进离子加速器物理与技术和核物理及相关学科的国际地位,使兰州重离子加速器国家实验室成为国际上重要的重离子研究中心之一。HIRFL-CSR为我国的重离子物理基础研究以及重离子束在生命科学(如重离子治癌)、材料科学、航天科学等领域的应用研究提供了先进的实验条件和新的科学机遇,为实现我国大型先进医疗装置-重离子治癌专用加速器的产业化奠定了坚实的技术基础,增强了我国在重离子物理及其交叉学科国际前沿的竞争力。这项工程推动了我国特别是西部企业的技术进步,培养和造就了一支勇于和善于创新的高素质人才队伍。高水平的国际合作产生了一项“国际合作奖”和一项“友谊奖”。

HIRFL-CSR工程所取得的成就引起了国际同行的极大关注。德国GSI主管加速器的前任所长、HIRFL-CSR工程国际顾问委员会主任N. Angert先生高度赞扬CSRe在短时间内实现了等时性模式次级束质量测量,他说,GSI的ESR是在工程验收几年之后才试验了这种“等时性模式”;世界著名加速器专家、美国阿贡国家实验室的邓昌黎先生说, HIRFL-CSR是一个高难度的包括电子冷却的全离子加速器装置,完成得非常漂亮。GSI十分看重HIRFL-CSR建设积累的宝贵经验,邀请近代物理所承担其总投资约12亿欧元的重大国际合作项目-国际反质子与离子加速器(FAIR)大科学工程磁铁、真空、注入引出系统等大批设备的研制任务,中德政府已签订了合作备忘录。

HIRFL-CSR验收工作由国家发展改革委组织,国家发展改革委副主任张晓强、中国科学院常务副院长白春礼主持了验收。

媒体链接:

CSR主环

CSR实验环

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