高能物理研究所是我国大科学装置的骨干力量,建设的一系列大科学装置遍布祖国的大江南北。在距离高能所北京本部两千公里外的广东东莞,有这样一支平均年龄只有38岁,经过了中国散裂中子源工程锻炼和洗礼,虽年轻但工程经验丰富的科研和大科学工程建设团队,他们中的一批优秀年轻人,刚刚完成中国散裂中子源的工程建设,就一头扎进高能所承建的我国第一台第四代同步辐射光源——高能同步辐射光源(HEPS)的建设中,继续挥洒他们的青春和汗水。他们接过接力棒,踏上前辈们曾经走过的异地建设之路,成为东莞研究部的“追光人”。
真空组刘佳明:加班加点和时间赛跑
刘佳明在检查屏蔽波纹管真空密封情况
2023年1月13日,HEPS最后一支屏蔽波纹管在增强器隧道完成安装,这标志着HEPS增强器真空系统已经完成了全部的隧道安装工作。东莞研究部加速器技术部真空组的刘佳明终于舒了一口气,他2019年开始参与HEPS增强器真空系统的设计和建设,这次从东莞到北京出差的三个多月,是现场设备安装的攻坚阶段,他和团队加班加点,克服疫情带来的拖期困难,在工作保质保量的情况下,还要和时间赛跑。
“可能是我要求比较高,当天完成安装的设备,要求当晚就完成真空检测,因为有些材料不能长期暴露在大气环境中,所以基本每天团队都加班到很晚,确保不影响第二天的安装。”对于刘佳明来说,工期是悬在头上的一把利剑,而另一个拦路虎,则是复杂的安装工艺。增强器全环真空系统长454米,真空接口800多个,空间紧凑狭小,安装工艺复杂。“安装的空间太紧凑了,有些缝隙我们伸手过去都很困难,要用特制的工具才能完成,原本在空间比较大的条件下五分钟能完成,而在紧凑的空间环境中就得20分钟以上,可能还会安装不成功,要拆下来重新装,对我们也是很大的考验。”
HEPS屏蔽波纹管是首次国产化研制,设备研制阶段,刘佳明全年大部分时间都在出差,驻厂期间曾遇到一个工艺难题,一次次实验,一次次达不到指标,内心会有气馁,前后一个半月,每天晚上都在思考琢磨。“解决起来没想象中顺利,这个方法不行,就思考下一个方法怎么去优化、解决。我这个人心里装着难题就吃不下饭,深夜也在琢磨,特别是还有进度的压力,那段时间连续工作,包括周末,反正出差在外,家人朋友不在身边,那段时间瘦了十斤。”增强器真空系统,研制过程中采用带水冷的薄壁真空盒解决了热沉积及涡流效应等问题;采用屏蔽波纹管及屏蔽垫片等有效地控制了真空元件带来的阻抗效应;同时采用激光焊接技术解决了焊接后真空元件磁导率增大等技术难题。
当然,刘佳明表示,能参与HEPS这么大的项目,对他来说是千载难逢的机会,对于个人工作能力有大幅的提升,为将来南方先进光源的建设提供了宝贵经验。他也感谢家人的大力支持,让他没有后顾之忧地为HEPS贡献自己的光和热。
机械组陈佳鑫:600米长空间是一毫米一毫米抠出来的
陈佳鑫(左一)在增强器安装现场
东莞研究部加速器机械组的陈佳鑫,从2018年开始参与HEPS设计工作,主要负责注入器,包括增强器和两条高能输运线的束线布局,主要工作是把物理设计转变为图纸。他负责的设备段长达663米,包含机械、真空、磁铁、束测等多个系统的设备,为各个系统提供相关布局参数,并通过布局指导安装工作。
“HEPS和散裂中子源相比,体量还要大。而且HEPS发射度小,所以设备尺寸虽然小,但加工、安装和准直精度比散裂中子源还要高,有的甚至高出一个数量级。”谈到自己参与的两个大科学装置,陈佳鑫如数家珍。
和以往工作类似,他所在的机械组,要和所有的硬件系统去沟通,包括加速器和通用的各个系统。由于布局设计是反复迭代更新的过程,各个系统需要反复优化自身设备,才能达到物理设计和工艺上的要求。让陈佳鑫体会最深的是,图纸从布局到成型,反复修改了三四百个版本,这是一个相当繁琐的过程。他负责的设备段长663米,空间却是一毫米一毫米抠出来的。“这也是一个团队协作的过程,需要团队之间的磨合,一开始沟通也存在各种困难,后来我们利用高能所网络平台,建立了实时共享设计数据的模式,利用共享文档来做三维设计,大大提高了我们的工作效率。”
通过几百个布局版本的迭代更新,让陈佳鑫切身感受到这是个很了不起的团队,大家不辞辛苦,每次布局上有什么需要优化,大家就一起加班加点,努力把工作做好。让他感触更深的是,以前体会不到北京的老师来东莞建设散裂中子源,异地建设有怎样的困难,现在自己常常从东莞到北京怀柔出差,远离家人,也对这份艰辛感同身受。但他觉得无怨无悔,“能参与国内亮度最高、性能最好的第四代光源的设计和建设,不断摸索,积累沟通和设计经验,这是一笔不可多得的财富。对于大科学装置的建设者来说,牺牲小我,做出自己的一份贡献,是很自豪的事情。”
电源组赵国栋:这是我参与的第一个大科学装置
赵国栋在给增强器校正磁铁电源进行动态测试
2020年6月入所的赵国栋是电气专业出身,一开始对大科学装置包括加速器感到既熟悉又陌生,从参与测磁电源到完成验收的两年多时间里,他收获满满。
但是,对大科学装置充满新鲜感和美好期待的赵国栋,到HEPS出差第一天就通宵加班,“当时测磁任务很急,成百上千台磁铁等着测,我和另外一个同事,两个人轮流通宵完成测试。”初见大科学装置,赵国栋就深切地感受到建设HEPS的不易。在后来的驻厂和现场安装过程中,他每年一半以上的时间都在出差,加班也是常事,“设备一旦烤机就不能停下来。”
与书本上学到的专业知识不同,HEPS增强器电源既要满足稳态(直流性能)又要满足动态(动态响应要快)性能,这两者之间本身就是互相矛盾的,很难同时兼顾。团队联合厂家,从拓扑原理入手,到样机结构,包括变压器、器件冷却方式、滤波吸收处理方式等方面去优化,再到整个控制方法,每个细节去一一落实。
“这是我参与的第一个大科学装置,以前没有做过加速器方面的工作。跟想象的差别很大,虽然看上去专业很近,但是不同的应用方向,对电源所需要的性能差别很大,之前没接触过这么高精度的电源,要精确到百万分之一。以前读书只专注于自己小部分的专业领域,但亲身参与这么一个庞然大物的建设,是很神奇、很有挑战的事情。”
从0到1认识和参与大科学装置,赵国栋坦言,之前做硬件比较多,在HEPS中东莞电源组负责的增强器电源需要动态模式运行,面对高精度的测量需求,从搭建测试系统到软件编程,他在一个多月的时间里加班加点自学实现了相应功能,通过这项工作锻炼了编程能力,掌握的技能也可以应用到CSNS电源的上位机开发、通讯开发等工作中。
除了技术上的收获,赵国栋也从各位前辈身上学到严谨的工作态度,不仅考虑实现设备的最优性能,而且综合考虑可替换性、可维修性等实际的工程问题,这些经验也是他成长之路收获的宝贵财富。
通用运行姜金鑫:工作的时候就是女汉子
姜金鑫在安装完成的增强器水冷泵房
参与HEPS水冷系统建设的姜金鑫,觉得自己工作起来和男生没什么不同,是一枚名副其实的女汉子。
HEPS在直线、增强器、储存环、光束线站分别集中设置了水冷系统,带走加速器设备和其他电力电子设备在运行过程中产生的热量。在工程设计和建设过程中,姜金鑫感受最深的是,不仅要掌握和应用本专业的知识,还要了解其他相关专业的原理。例如增强器隧道管道的安装,对减振要求特别高,设计减振支架的时候要考虑怎样才能满足防微振的要求,还要减少空间占用,并且各类管线做到综合美观,团队在设计过程中调研了大量管道支架的形式,一版版地优化修改图纸。
设备加工阶段,让姜金鑫压力倍增的是厂家设备供应延期,临水、临电等条件不完善,要及时采取措施,提前协调,与厂家沟通一起想办法解决,推进设备加工和安装进度。被问及作为女科研工作者,应对这些困难的时候是否会感到力不从心,她摇摇头:“没觉得有什么不一样,可能工作起来就是女汉子。”当然,女汉子也有柔情的一面,2022年国庆和中秋双节联璧,姜金鑫驻扎在怀柔安装现场,“这个时候有点‘每逢佳节倍思亲’的感觉。”
不过大家庭的温暖让姜金鑫出差在外有了归属感,北京的同事对自己关怀备至,工作和生活上都给予了莫大的帮助,自己的专业能力和组织协调能力也都得到了锻炼,为将来南方先进光源的建设积累了经验。
本文原定的另一个采访对象是磁铁组的吴煜文。吴煜文从HEPS工程开始就全职投入了注入磁铁的研制工作。今年3月28日,吴煜文和同事赶早班飞机去厂家出差,由于出租车司机疲劳驾驶,早六点左右发生严重事故。吴煜文当天晚上在ICU醒来的第一句话是“会不会影响光源的工作?”他知道HEPS正处于工程最紧张的阶段。第二天,他请前去探望的同事,拨通了HEPS电源组陈锦晖的电话,把工作上的事情做了详细的沟通。吴煜文的无私奉献、敬业精神正是这支年轻科研团队的真实写照。
中国散裂中子源的成功建设,不仅填补了国内散裂中子源的空白,同时锻造了一支强流质子加速器和中子科学的年轻团队,壮大了高能所的优势领域。他们在HEPS工程中的表现,充分说明了这是一支朝气蓬勃、脚踏实地、极富创造力的科研团队!不久的将来,一台新的中能第四代同步辐射光源,有望与中国散裂中子源组成最佳拍档,这需要北京和东莞两地科研人员再次携手,共谱新篇。
未来可期!
高能所官微 发布