科技日報記者 頡滿斌
記者1月1日從中國科學院近代物理研究所獲悉，該所自主研制的我國首套銅鈮復合腔高穩(wěn)定超導加速單元成功通過各項測試，標志著我國面向高可靠應用的銅鈮復合超導腔技術(shù)研究取得了突破性進展。這一成果的取得將有力提升我國在超導加速器領(lǐng)域的技術(shù)水平，為基于射頻超導加速器的大科學裝置建設(shè)提供了高性價比、高可靠性的技術(shù)方案。
該超導加速單元由9支半波長型銅鈮復合超導腔組成。在4.2K的低溫測試環(huán)境中，銅鈮復合超導腔的平均表面峰值電場達到35MV/m，平均腔體頻率洛倫茲失諧系數(shù)和平均腔體頻率氦壓敏感系數(shù)分別降至約-4.9Hz/（MV/m）2和-2.9Hz/mbar，是原純鈮超導腔單元對應值的50%和15%，各項性能顯著優(yōu)于原純鈮超導腔加速單元。
一直以來，超導直線加速器在高通量中子源、高通量中微子源、高通量繆子源等兆瓦級高功率離子束應用中具有顯著優(yōu)勢。然而，傳統(tǒng)純鈮超導腔的長期運行穩(wěn)定性和可靠性不足，一直是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。針對這一問題，研發(fā)團隊提出了新的復合材料技術(shù)路線，歷經(jīng)5年多的不懈努力，成功攻克了銅鈮界面材料難以互溶、復雜曲表面覆高品質(zhì)厚銅層等多個技術(shù)難關(guān)，有力推動了射頻超導技術(shù)與增材制造技術(shù)的深度融合。一方面充分驗證了其在提高超導加速器運行穩(wěn)定性方面的顯著優(yōu)勢，另一方面，與依賴昂貴2K液氦系統(tǒng)進行制冷的傳統(tǒng)純鈮超導腔相比，銅鈮復合腔超導加速單元也展現(xiàn)出在運行環(huán)境適應性和成本控制方面的優(yōu)勢。它能夠在4.2 K液氦環(huán)境穩(wěn)定運行，從而大幅降低超導加速單元的制冷成本，為超導加速器的工業(yè)化應用提供了更為經(jīng)濟且高效的技術(shù)方案。
（受訪者供圖）
