中国散裂中子源快循环同步加速器1.6GeV质子束流成功加速并引出

摘要: 　　7月7日下午，中国散裂中子源（CSNS）的快循环同步加速器（RCS）成功将质子束流加速到设计能量1.6GeV，并引出到废束站。这是CSNS工程建设中的又一个里程碑。　　CSNS RCS是国内第一台快循环同步加速器，国外另外 ...

　　7月7日下午，中国散裂中子源（CSNS）的快循环同步加速器（RCS）成功将质子束流加速到设计能量1.6GeV，并引出到废束站。这是CSNS工程建设中的又一个里程碑。
　　CSNS RCS是国内第一台快循环同步加速器，国外另外两台大型快循环同步加速器分别是英国散裂中子源（ISIS）的70MeV~800MeV和日本散裂中子源（J-PARC）的400MeV~3GeV的快循环同步加速器。快循环同步加速器原理上和储存环有着很大的不同。CSNS RCS的特点是要求在20ms内完成束流的注入、积累、加速和引出，给调束工作带来了很多新的挑战。到目前为止，RCS两轮调束只用了两周时间就完成了束流的累积、加速和引出，束流传输效率接近100%，几乎所有的调束步骤都是按预期的结果在推进，这样的速度在国际上同类加速器调束中名列前茅。
　　在直线加速器调束成功、束流能量加速到60MeV之后，5月31日，加速器开始RCS直流模式的调束，第一个束流脉冲就成功实现了束流积累。6月1日，加高频腔压后实现束流纵向俘获和聚束。6月5日，束流从RCS引出到R-Dump废束站，结束RCS第一轮调束。
　　7月3日，CSNS RCS开始了第二轮的RCS调束；7月7日，CSNS RCS开始交流加速模式束流调试，并于当天成功将束流加速到1.6GeV的设计能量。在随后的两天中，工作人员经过紧锣密鼓的调试，于7月9日实现了纵向的完美匹配，束流加速过程几乎没有束流损失，通过率接近100%，引出过程没有探测到明显束流损失。
　　受早前进口速调管故障的影响，4#漂移管直线加速器（DTL）无法工作，设计能量为80MeV的直线加速器只能提供60MeV能量的束流。为保证工期，工程经理部决定采用60MeV注入的替代方案，这一方案虽然增加了调束难度，但却赢得了宝贵的调束时间，保证了工程进度。
　　CSNS加速器部件绝大多数为国产自研设备，并且都是国内第一次研制，这些设备经过了调束的考验，反映出各硬件设备的设计、加工、准直安装的高质量和高可靠性。在前后两周的RCS调束过程中，硬件设备几乎零故障。调束结果表明：首次采用的谐振磁铁电源的谐波注入补偿成功，多套谐振磁铁的磁场在加速全过程中的同步跟踪精度远好于ISIS和J-PARC的同类设备，达到国际领先水平；所内自主开发的关键束测设备电子学的水平不逊于国际流行的商业产品。