中国大电流大功率质子加速器的发展创造了新的世界纪录

值此中国人民欢庆春节之际，来自中国加速器建设的好消息！

2月14日，记者从中国科学院现代物理研究所了解到，该所自主研发的加速器驱动亚临界系统(ADS)超导直线加速器样机，首次实现了束流强度为10 mA的176 kW连续波质子束的运行指标，并于12日凌晨2时20分实现了10 mA束流的稳定运行。事实上，用全超导直线加速器加速5 mA以上的连续波质子束，国际上以前从未验证或实现过。

ADS其实是加速器和反应堆的“组合”，可以把半衰期高达几十万年的放射性废物变成几百年的短命废物，把短命废物变成裂变产物，并在这个过程中发电。

射频超导大电流大功率质子直线加速器是ADS的三大关键系统之一。实现10 mA连续波高功率质子束的稳定加速是近20年来国际上投入巨资建设的长期目标。物理学和技术都面临着前所未有的挑战。

2011年，中国科学院提出了中国ADS发展路线图：第一阶段是原理验证阶段，即建立加速器驱动的嬗变研究装置；第二阶段是技术验证阶段，即建立加速器驱动的嬗变演示装置；第三阶段是产业提升阶段。

同年，中国科学院启动了战略试点项目(A类)“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”，旨在通过三个阶段的研发，自主开发ADS从试验装置到演示装置的所有核心技术和系统集成技术。现代物理研究所自接到研制大电流、大功率质子超导直线加速器的重要任务以来，十多年来一直努力奋斗，自强不息，坚持关键核心技术的自主创新。

研究团队创造了一个又一个世界纪录：2014年实现了射频四极加速器10 mAh连续波质子束的稳定运行，国际评价专家的评价达到国际领先水平；2015年，完成了5 mev和3 ma质子超导直线加速器的研制和测试；2016年，10兆电子伏、2 mAh质子超导直线加速器研制完成；2017年，25mev质子超导直线加速器通过专家测试验收，在财政部性能考核中排名第一。

ADS试点专项验收后，尽管保障条件有限，但现代物理研究所仍克服重重困难，继续开展连续波高功率束稳定运行技术研究。2019年1月，实现了30 kW连续波质子束功率大于100小时、长期稳定运行的重要阶段性成果；2021年1月，再次取得突破。连续波质子束的最大束流强度和功率分别达到5.6毫安和110.9千瓦。它有能力在100千瓦下连续运行。

春节前，科研团队并没有放松，依然奋战在科研一线，解决了一个又一个问题。最后在除夕夜凌晨，实现了世界上第一次10 mA连续波质子束加速，实现了元旦10 mA束的快速恢复和稳定运行。功率达到176 kW，束流供应的可用性达到90%以上，再次刷新了他们团队创造的连续波质子束流强度和束流功率的世界纪录。

目前ADS超导直线加速器样机的连续束强度和功率远远优于世界上同类装置。ADS超导直线加速器样机成功加速10 mA连续波质子束，将为我国大电流重离子加速器、加速器驱动嬗变研究装置等重大国家科技基础设施提供强有力的支撑，验证了ADS 10ma束流强度指标的可行性。

几十兆瓦的大功率连续波质子超导加速器是核废料嬗变处理、稀有同位素生产、高通量中子源等国家战略需求的核心技术。射频超导加速器建设的突破和大功率稳定运行为核废料嬗变处理和新元素合成的研究奠定了基础，也将有助于我国医用放射性同位素的大规模生产。