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建设一支特别能战斗的高能加速器运行队伍
2009-07-22|文章来源: |【
 

  北京正负电子对撞机(BEPC)于1988年10月在中国科学院高能物理所建成。加速器由注入器(BEL)、输运线、储存环组成。它的主要任务是为北京谱仪(BES)和北京同步辐射装置(BSRF)提供高能电子束流,开展τ、粲物理研究和利用同步辐射光开展多学科的应用研究。

  一、 开创知识创新工程的新局面

  高能加速器的运行是一项多学科共存、运行时间长、故障几率高的工作。在1988年~2001年的加速器运行中,一直是采用:与加速器相关的研究室全体同志,在完成科研课题的同时,轮流参加加速器值班的工作方式,维持加速器的日常运行。在兼顾运行方式中,每个班次通常由物理、控制、功率源、真空、微波、电源、束流测量等专业组的5~6人组成。直到2000~2001运行年度,直线加速器和储存环运行各班的人员基本稳定在3~4人。每班12个小时,加上储存环和直线加速器的周运行负责人,在加速器上每天约有8~10个人参加运行值班。这样,加速器中心每个月要有近百人轮流参加运行值班。

  2001年4月,高能物理研究研究所进入了中国科学院知识创新工程。为了开创知识创新工程的新局面,进一步提高高能加速器的运行效率,加强BEPCII工程的设计和预制研究力量,加速器中心决定分离BEPC运行、维护与BEPCII工程设计队伍,以精干的力量保持高能加速器的运行。这样,加速器中心就可以集中更多的技术力量投入BEPCII工程的设计、新部件加工等工作。因此,从2001年9月开始,由新的专业运行组负责BEPC的运行工作。

  二、建立一支精干的专职运行队伍

  1.落实运行组的组织建设

  为了建立一支精干的专职运行队伍,加速器中心经过竞聘,于2001年8月底成立了BEPC运行组。专业运行组由来自加速器中心内物理、控制、功率源、真空、微波、电源、束流测量等专业组的22名同志组成。直线加速器和储存环两部分各有11人。所有的值班长和多数值班员都有5年以上的运行资历。

  在新的运行体制下,每个运行班次为2人,每班12个小时,加上运行负责人,每天仅有4~5个人在部分维护人员的技术保障下,专职负责直线加速器和加速器储存环的运行工作。同时,他们也承担BEPCII工程中的部分任务

  2.提高运行专业能力

  运行组一成立,加速器中心就对全组同志都提出:每个人都要尽快具备值班长的能力的要求。为此,在加速器中心的组织下,专门由各系统负责人就直线加速器和储存环各自的设备特点以及安全和各项规章制度,对全体运行和维护人员进行了运行专业培训。

  进入运行后,又选派专业能力较强的资深值班长,对各个班次进行具体的“传、帮、带”。逐渐统一每个值班长调整束流的手法和保持束流的方式。

  三、创建全组同志主动合作的工作环境

  由于组内的同志来自加速器中心各个不同的专业组,日常工作的方式和性质都发生了不同程度的变化。而高能加速器中多学科共存、运行时间长、故障几率高的工作特点,决定了全体运行人员必须具备主动合作的工作精神。

  为了做好工作配合,运行组中的许多同志主动开展操作观摩,了解其它班次的工作方式。上一个班次在临近交班时,都主动将束流调整到最好状态,为下一个班次完成运行任务奠定良好的基础。在每一次注入e+/e-束流时,直线加速器和储存环之间主动配合调整束流,想方设法地提高注入速率,缩短注入时间,消除了过去因为互相配合不够而占用的注入时间。

  为了巩固这个良好的开端,运行组利用阶段性地完成任务的庆祝活动、工作培训、节日聚餐、看望病号、运行年会等形式,使全组同志增进了解,密切合作关系。

  当有的同志因病住院或因公出差时,其它同志都会愉快地按照组长调整的班次,顶替他值班。储存环的运行负责人王欣昊同志在春节期间,主动安排其它同志休息和与家人团聚,自己承担了节日期间的许多班次。

  运行组还组织全体同志到解放军“八一”军体大队参观,向为国家和人民解放军争光的世界冠军们学习团结拼搏的精神,努力开创高能加速器运行的新局面。

  四、 高效率地完成加速器运行任务

  专业运行组在开机伊始所面临的最首要任务是:继续确保完成我所1999年向国家科教领导小组承诺中的各项具体任务:

  “在近年内的重点是充分发挥BEPC/BES/BSRF的优势和潜力,确保稳定可靠运行,并不断改进提高性能,(……加强物理分析工作,做出重要成果,)保持和发展我国在这个领域的国际领先优势。

  每年平均运行时间从目前的7个月增加到9个半月左右,启动时间从目前的1个月左右降到半个月以下;BEPC故障率降到6%以下。

  缩短注入时间,增加有效运行时间,注入与运行时间比从现在的1:3左右降到1:5以下。

  今后2-3年内,每年可获2500万左右的J/Ψ事例。

  提高数据处理能力,确保J/Ψ数据分析的需要。

  同步辐射束流能量从2.2 GeV 提高到2.5GeV,流强达到100mA以上,寿命大于20小时。并实现兼容模式运行。

  增加同步辐射插入件,改进和增加光束线和实验站。”

  1.直线加速器采取多种方式提高束流的稳定性,主动和储存环运行人员配合做好束流注入工作,使每个班的正电子平均注入速率从1mA/min提高到4mA/min以上,明显地缩短了注入时间。三年来,在满足束流对撞流强90mA以上、同步辐射光流强大于120mA的条件下,各运行年度注入时间始终保持在运行总机时的14%以下。2001~2002年度为13.1%、2002~2003年度为13.3%、2003~2004年度为10.3%。实现了 “缩短注入时间,增加有效运行时间,注入与运行时间比从现在的1:3左右降到1:5以下”的指标。

  2.故障率从2001~2002年度的6.3%、下降到2002~2003年度的5.2%直至2003~2004年度的4.8%。实现了“BEPC故障率降到6%以下” 的指标。

  3.直线加速器还主动与储存环和北京谱仪的运行人员协调工作进度,努力提高束流的利用率,使北京谱仪尽可能在高流强下取数。因此,不断刷新了北京谱仪的数据获取新记录。创造了北京谱仪自1989年运行以来,一个班次12小时获取强子事例12.08万的最高记录。全体运行人员的努力工作极大地提高了BEPC的运行效率,使2001~2002年度,成为我所的正负电子对撞机BEPC和北京谱仪BES取数最多,数据质量最好的一年,提前圆满地完成了获取5000万J/Ψ事例的目标。

  五、建立一支特别能战斗的运行队伍

  2003年4月是为北京谱仪物理实验提供束流最紧张的时期。突然,“非典型肺炎”的阴云密布在全市乃至全国人民的心头。面对突如其来的疫情,运行组按照加速器中心的安排,响应所党委“加强‘非典型肺炎’防治工作和确保稳定大局”的要求,立即对运行工作进行了周密的布置。全组同志严格按照各级领导对防治“非典型肺炎”工作的指导,努力克服困难,坚守岗位,沉着而认真地做好加速器运行工作。“五.一”节假日期间,高能所和加速器中心领导多次到各控制室慰问运行值班人员。组内的领导干部和共产党员们以自己的先锋模范作用,帮助大家安排好家庭和孩子的日常生活,克服困难坚守岗位,认真负责地完成好每一个班次的工作。

  在这个严峻的时期中,运行组的同志们阵脚不乱,克服困难、相互配合,顽强地坚守在运行工作岗位上。高效、稳定地保证了我国的高能加速器没有因为“非典”疫情而停止片刻的运转。在保证北京谱仪物理实验工作要求的同时,还成功地利用兼用模式为中国科学院生物物理研究所等用户在3W1A生物大分子实验站和软X射线实验站上开展了一系列的研究。并且,在“SARS”病毒蛋白复合物结构等方面取得了可喜的研究成果。与此同时,直线加速器还将高能电子束送到核物理实验厅,为BESIII的子探测器飞行时间计数器(TOF)的标定实验和慢正电子束实验研究提供了实验机时。

  5月7日,由中科院办公厅编发的《中国科学院研究、防治和控制“非典”情况通报》第13期上刊发了题为《高能所在做好“非典”防疫工作的同时聚精会神搞科研》的消息。文章通报了高能所面对“非典”疫情的干扰,重新安排运行计划,坚持BEPC稳定高效运行,和为按时完成BEPCII的初步设计,许多同志加班加点工作,……保证工程任务按计划向前推进的有关情况。 5月8日,路甬祥院长就该文做了批示:要宣传高能所,在做好“非典”防疫工作的同时聚精会神搞科研,坚持两手抓,两手都要硬。夺取抗“非典”和科技创新的全面胜利。

  5月9日,中科院网站头条刊发了题为《高能所坚持两手抓认真做好防疫和科研工作》的报道。其中,特别指出:“正值北京正负电子对撞机本运行年度的关键时期。大科学装置的运行要求有高素质的运行维护队伍和严格的管理措施。在“非典”疫情的冲击面前,高能所全体同志在作好防疫工作的同时,镇定自若,坚持BEPC的稳定高效运行。运行值班组的住在所内的青年骨干主动顶替住在所外的同志值班。目前,BEPC的运行状况良好,有望超额完成今年的运行任务。”

  “非典”疫情解除之后,运行组组长陈延伟同志被评为预防"非典"先进个人,受到高能所的表彰。

  按时完成BESII高能物理研究计划后,BEPC运行队伍没有满足已有的成绩,又针对运行工作的实际情况,组织全体人员进行了多项机器研究工作。有的党员同志牺牲休息时间,连续几天工作在中控室,提出解决方案并反复实验。经过忘我的工作,储存环的4W2狭缝从开机之初的30mm,成功地减小到20mm,使同步辐射用户得到了比往年更好的用光质量。

  六、建立一支科学的运行队伍

  专业运行组建立之时,高能加速器已经运行了十二年。机器的运行状态相对稳定。但是,设备的老化和迫在眉睫的改造工程,为加速器的运行提出许多新课题。如何采用科学的方法,使一台已经运行了十多年的高能加速器的运行效率能够百尺竿头更进一步,是摆在运行组面前的一个重要题目。同时,这更是运行组开展科技创新的重要工作。

  1.将加速器运行指标符合科学的数据

  在2001~2002运行年度开机之初,直线加速器首先计算了:在现有功率源的总功率条件下,直线加速器应有的能量贡献。而后,科学地调整了各项控制参数,使直线加速器出口的能量完全符合功率源应有的效率。

  2.自主开展机器研究

  加速器过去的机器研究题目,通常是由物理组提出并实施的。随着专业运行组负责运行工作之后,组内人员根据运行中发现的问题,进行了多项机器研究题目。

  (1) 运行组全体同志就直线加速器各系统的时间关系问题的研究,使同志们对直线加速器各系统运行中的时间顺序问题,有了更深刻的认识。

  (2) 运行组与核物理实验厅实验束工作站共同进行的“提供一定能量正电子束流的研究”,建立了过去没有的供束方法。

  (3) 针对BEPCII工程的需要,在改进工程开始之前,对直线加速器的大口径Q铁1/3系统进行了运行模式研究;配合微波组做了新型能量倍增器的调谐和解调实验;协助功率源组老炼了用于BEPCII工程的新型调制器和进口速调管。

  4. 储存环的运行人员积极地利用物理组各项预定实验计划的空隙,在仅有的几个下半夜的机动时间里,进行了许多储存环机器参数测量,为BEPC的运行积累了重要参数。

  3.开设新研究课题

  根据BEPCII工程的需要,开设并参与了以下课题工作:

  (1)组长陈延伟同志与束测组共同开设了“直线加速器出口能量实时监测”的重大设备改进课题。

  (2)“直线加速器控制室改进”的课题。经过工程施工,直线加速器控制室的面貌焕然一新。

  (3)与物理组共同完成了聚焦磁铁、校正磁铁、四极透镜磁铁极性及电源的校验工作。

  (4)与BEPCII工程指挥部电磁兼容小组共同进行了大量的接地电阻测量,丰富了BEPC实验区的地线网络资料。测量了高能加速器和北京谱仪附近的空间电磁辐射,为高能加速器今后的电磁兼容工作积累了数据。

  (5)针对BEPCII工程的具体情况,请裴国玺研究员介绍了直线加速器的改进设计。请王书鸿研究员讲授了直线加速器束流调整的物理概念。

  (6)三年来,共有十几名硕士、博士和博士后人员在加速器中心领导的安排下参加运行值班。通过高能加速器的运行实践,大大提高了他们理论学习与实际工作相结合的意识,促进了他们的学术课题研究工作。

  4.积极开展学术交流

  (1) 2003年3月,在加速器中心副主任的带领下,三位代表在WAO第四届国际加速器运行会议上向各国同行介绍了BEPC的运行情况。我国高能加速器以运行时间最长、故障率最低、工作效率最高,受到各国同行的广泛好评。同时,三位代表将各国同行介绍的情况也带了来,借鉴于我们自己的日常工作和BEPCII改进工程之中。

  (2) 为了扩展直线加速器的工作领域,2003年5月29日,运行组还邀请核物理实验厅实验物理中心及其核分析研究室用户,做了电子直线加速器束流应用的学术报告,共同讨论如何充分发挥直线加速器先进的技术能力,为实验物理中心承担的BEPCII工程中的北京谱仪TOF探测器的模型实验和刻度工作和核分析室承担的国家自然科学基金专项支持的强流慢正电子源技术研究及高能正电子在周期弯曲晶体沟道内的辐射实验研究提供稳定的束流。

  (3) 2004年5月,在加速器中心副主任的带领下,七位代表到中国科技大学同步辐射国家实验室进行了工作交流。

  (4) 在最近三年的每一届BEPC运行年会上,运行组都与中国科技大学同步辐射国家实验室、上海同步辐射光源实验室、兰州近代物理所的代表就运行体制改革、提高运行效率等专题进行工作讨论。

  (5)以上工作的进行,极大地提高了运行组的全体成员的工作水平。在最近三年的每一届BEPC运行年会上,运行组都发表了数量众多的文章。

  六、将高能加速器的运行能力提高到一个新水平

  在BEPC建造设计时,提出了两种运行模式设计:

  1.兼用模式:于高能物理对撞实验,以开展τ、粲物理研究;同时,可利用同步辐射光,开展多学科的应用研究。

  2.专用模式:专门用同步辐射光,开展多学科的应用研究。

  通过以上两种模式,实现我国高能加速器的“一机两用”。

  就整个高能加速器的最初设计来说,这个“一机两用”的任务,主要是通过储存环实现的。

  2001年以来,加速器专业运行组和实验物理中心实验束组在高能所领导的支持下,共同开展了大量的机器研究和调试,利用直线加速器在完成高能物理实验和同步辐射实验所需要的e+/e-束流注入后的空余,将束流转供到核物理实验厅,开展实验束研究和应用。2001~2002年度中,直线加速器为其提供168.2小时束流时间,为实验束应用研究提供光束线调试和设备调整条件。此后,2002~2003运行年度中,向其供束1446小时;2003~2004年度中,向其供束1560小时,用于核物理实验厅的实验需要。直线加速器提供的良好束流,为核物理实验厅实验束研究组承担多项重要科研任务创造了条件。

  高能所的实验物理中心利用实验束流进行了BEPCII工程中的BESIII子探测器飞行时间计数器(TOF)等探测器的标定实验。而在上一世纪八十年代BEPC建造时,同类工作是在日本KEK实验室做的。

  高能所的核分析研究室充分利用这一有利条件,拓展了慢正电子束设备在材料科学和微观核探针方法学中的应用领域,填补了我国在这一研究领域内的空白,使我国在慢正电子技术研究和应用方面进入了世界先进水平之列。

  三年来的实验证明:我国的高能直线加速器也实现了“一机两用”。专业运行组为高能所开展先进加速器技术及其束流应用研究做出了突出的贡献。

  运行组在2002年被评为加速器中心的优秀课题组;2003年被评为高能所的优秀课题组。

(陈黎明)


 
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