科企島：國內首台高功率高梯度磁合金加載腔投入正式運行

近日，國內首台高功率高梯度磁合金加載腔在中國散裂中子源正式投入運行，通過縱向操控增大聚束因子降低空間電荷效應，對束流主要參數優化發揮重要作用，驗證了中國散裂中子源二期束流功率提升的關鍵技術路線。

高功率高梯度磁合金加載腔是中國散裂中子源二期（CSNS-II）中必須突破的關鍵技術，該技術長期遭國外封鎖。團隊經過近十年預研，從基礎材料和基本工藝着手，在國產高功率高梯度磁合金加載腔的研製上取得重大成果，其中磁環最關鍵的技術指標uQf值達到13GHz@3MHz，比目前國際上公開報道的最高性能指標提高約30%。2021年9月完成磁合金加載腔高功率測試，加速梯度達到40.76kV/m，處於國際先進水平。在此基礎上，開展了3000小時以上的穩定性測試，驗證了磁合金加載腔長期運行的可靠性，並於2022年8月中國散裂中子源暑期檢修期間完成了設備安裝正式投入運行。

在高功率高梯度磁合金加載腔的研製過程中，包括鐵基納米晶合金在內的基礎材料全部實現國產化，磁環製備、腔體設計及相關技術具有完全自主知識產權，關鍵核心技術自主可控。尤其是成功研發了高絕緣低應力的SiO2塗層技術，實現了2um厚度250V耐壓的均勻塗覆。相關研究成果在高功率強流質子/重離子加速器、FFAG加速器、脈衝感應型加速器以及粒子治療加速器等方向有廣泛的應用前景。

項目獲得了中國科學院重點培育項目、中國科學院青年創新促進會和國家自然科學基金（11175194，11875270，U1832210）項目的資助。中國科學院化學研究所、硅酸鹽研究所，中國鋼鐵研究院，安泰科技股份有限公司，浙江晶芯磁業有限公司，合肥科燁電物理設備製造有限公司，北京航天廣通科技有限公司等相關單位參與了本項目關鍵技術研發。