我国未来先进核裂变能的重要工具
加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)由中能强流质子加速器、外源中子产生靶和次临界反应堆构成,利用加速器加速的高能强流质子束轰击重靶核(如铅等),引起散裂反应,为次临界堆提供外源中子,驱动和维持次临界堆运行。一个质子与重靶核发生散裂反应可产生几十个中子,利用这些中子驱动次临界包层系统,使次临界包层系统维持链式反应以便得到能量和利用多余的中子增殖核材料和嬗变核废物。ADS系统内中子嬗变长寿命核素能力强,既可大幅降低核废料的放射性危害,实现核废料的最少化处置,同时还有能量输出,可以提高核资源的利用率,被国际公认为核废料处理的最有效手段。
质子直线加速器项目注入器I及主加速器
高能所主要承担ADS质子直线加速器项目注入器I及主加速器的研制。
质子直线加速器由强流ECR质子源,RFQ,超导直线加速器和相应的束流传输系统组成。之前,国际上还没有将与注入器I和主加速器中低β超导Spoke腔同类的超导腔运用于加速器中的建设先例,基础研究和技术研发的挑战空前巨大。
多项研究成果国际领先
射频四极场(RFQ)加速器采用325MHz射频频率,实现连续波模式运行,为国际上连续波运行功率最高的RFQ装置。
Spoke012为极低β(0.12)超导腔,用于将质子从3.2MeV加速到10MeV,其研制成功标志着我国在强流质子超导腔研制方面取得重大突破。
ADS注入器I的2K低温系统由高能所自主设计和研制,是目前国内最大的2K低温系统,开创了国内2K大型低温系统自主设计和研制的先河,表明高能所的加速器低温技术迈上了一个新的台阶。
研制成功目前国内最高连续波功率150kW的全固态发射机,提升了国内工业水平。
实现中科院先导专项目标
2016年6月17日在ADS强流质子加速器注入器I上获得了能量为10.1MeV、峰值流强为10.03mA的脉冲质子束流,实现了ADS注入器I的先导专项目标。
2017年1月4日,ADS强流质子加速器注入器I超导段出口获得了能量为10MeV,平均流强为2.1mA的连续波(CW)质子束,标志着我国在ADS强流质子超导直线加速器技术的创新研发和系统集成能力以及调束运行研究上取得了重要突破,在国际上处于领先地位。