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他攻克技术难题创造多个国内国际第一

2017-12-06 11:10 来源:东莞日报 柯兵

  东莞在建的中国散裂中子源是我国“十一五”期间重点建设的十二大科学装置之首。建成后,将与正在运行的美国、日本、英国散裂中子源一起,构成世界四大脉冲散裂中子源。

  作为散裂中子源直线加速器系统的负责人,围绕加速器系统设备的研制、安装与调试,刘华昌花数年时间带领团队攻克众多技术难题,创造了多个国内国际第一,使众多设备达到国内领先、国际先进水平。

  今年11月,刘华昌被东莞市认定为特色人才。

  经手调试加速器系统设备配件上千件

  11月28日,记者见到刘华昌时,他和他的团队正在对直线加速器设备进行新一轮调试。他说,为配合散裂中子源整体项目的调试,迎接明年的验收工作,这样的调试将不断增多。

  刘华昌,今年36岁。2011年从中国科学院大学毕业,获得博士学位,从事核技术及应用领域研究,现在是东莞中子科学中心副研究员。他的另外一个身份是中国散裂中子源(简称CSNS)直线加速器系统的负责人。

  2011年10月20日,散裂中子源项目在大朗镇正式开工建设。也就是在那一年,博士毕业的刘华昌开始参与到项目的建设中来,并且与开工同步,进行着加速器系统设备的研制工作。

  加速器、靶站和谱仪是散裂中子源的三大重要组成部分。2012年7月起,刘华昌担任漂移管直线加速器系统负责人。目前,他的团队共有9个人。

  散裂中子源是一个复杂庞大、难度极高的重大科学装置,而中国散裂中子源又是发展中国家的第一台,目标是建成世界一流的大科学装置,因此,对设备的精度、性能等方面的指标要求非常高。

  然而现实是,他们研发设计出来的设备与配件,在国内往往找不到精度达标的厂家来生产。

  为了提高中国散裂中子源设备与配件的国产率,刘华昌团队不得不在交付加工阶段,经常性往返工厂进行技术指导,帮助企业一起解决技术难题。

  设备研制出来,需要进行组装、性能测试,之后,又要进行系统联合调试。

  如此纷繁琐碎,却丝毫不能出错,还要与时间赛跑。刘华昌回忆说,2014年至2016年,他经手调试的设备配件上千件,那个时候,他和团队经常加班,一连数个元旦、春节假期都是在调试设备中度过的。

  攻克技术难题创造多个国内国际第一

  与调试设备的枯燥和繁琐相比,研制设备遇到的技术难题才是最大的障碍。

  刘华昌负责的加速器系统全称叫漂移管直线加速器。漂移管的长度为35米,主要是把负氢离子源引出的低能量负氢离子进一步加速到0.4倍的光速。这要求加速器中的上百台漂移管准直安装在一条直线上。

  这些用于提供加速电场的漂移管中心必须在同一条直线上。在整个35米的长度中,漂移管与漂移管中心之间的误差精度不得超过30个微米,相当于普通人头发直径的一半。如果误差过大,就会造成离子在加速过程中偏离轨道,最终丢失,因此技术难度很大。

  然而,刘华昌带领团队攻克了这一技术难题,还创造了多个国内国际第一。在国内首次进行大尺寸RF腔体的内表面高导无氧铜电镀,国内最小孔径电四极磁铁研制,国内首次采用整体线切割技术加工磁铁线圈,国际上首次采用全无氧铜材料结构的漂移管,超高精度的准直测量技术,高精度电场测量与调谐系统等等。

  在此期间,刘华昌还主持完成了强流质子直线加速器相关的国家自然科学基金项目,其研制的束流斩波器切束上升/下降时间达到国际领先水平。

  目前,中国散裂中子源漂移管直线加速器已研制成功,其主要性能达到并超过了设计指标,“先进加速器的制造能力代表着一个国家工业加工水平。”刘华昌反复说道。

  今年8月28日,中国散裂中子源首次打靶成功,获得中子束流。这标志着散裂中子源主体工程顺利完工。

  如今,加速器同靶站、谱仪等主要装置都已进入精调工作阶段,并配合散裂中子源整体系统进行调试,将在2018年迎来整个项目的验收。

  

编辑: 冯文美
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