作者:金凤 来源:科技日报微信公号 发布时间:2021/3/5 13:25:12
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王贻芳代表:“十四五”争取完成CEPC所有技术设计和关键技术预研

 

“最近,我们生产的环形正负电子对撞机(CEPC)中的核心部件‘超导高频腔’取得突破,可以媲美国际最好水平。另外,速调管的第一阶段样机去年也基本达标。这两个部件是CEPC最关键的设备,也是科研团队此前心里最没有底的设备,但我们最终实现了国内制造,并达到国际领先水平。”3月4日,接受科技日报记者采访时,全国人大代表、科院院士科院高能物理研究所所长王贻芳,语气中带着一丝兴奋。他表示,目前CEPC正在优化设计方案,科学家们力图通过技术方案的设计、各种参数的重组,使设备达到最高性能,争取“十四五”完成CEPC所有的技术设计和关键技术预研。

对于CEPC,科学家们寄予厚望,他们希望借此研究希格斯粒子、宇宙早期演化、反物质丢失、暗物质等一些未解的关键科学问题和新的物理规律。

“CEPC有上万个部件,每个部件都要稳定可靠、‘万无一失’,如果每个部件都容忍哪怕万分之一的失效率,那一万个部件凑起来,设备的稳定运行将无从谈起。”为了“万无一失”,王贻芳带领团队向极致要质量。

CEPC将由加速器和探测器两部分组成。超导高频腔,是加速器的加速部件,“加速器通过微波加速,而微波被收纳在一个金属材质的超导高频腔中,如果超导腔的超导材料无瑕疵、电阻很低,微波的损耗就会降到最低,设备运行所需的低温功率就会降低,这会让设备运行更稳定、更节省造价和运行费用。”王贻芳说,他们生产的超导高频腔微波损耗率之低已经媲美国际水平。

此外,给超导高频腔提供微波功率的速调管样机在去年也基本达标,其功率和效率达到目前的国际先进水平,“核心指标是效率,转化效率高的话,速调管的耗电少、成本低。我们设计的一款国际最高效率的速调管正在制造,今年年底就会出来。另外我们还要追求寿命长,可靠性高,这还需要时间来验证。”

展现在CEPC面前的,还有一片星辰大海。王贻芳透露,目前,团队还在继续研究、优化设计束流对撞点,使得粒子探测器的性能最优。

“对撞点附近的空间有限,直径大约五六米,长度大约六七米,而内部核心的束流对撞点只有十微米,束流管道也只有约两厘米,要在束流管道外包裹一层层设备,填满直径五六米的空间,需要设备间严丝合缝地设计、装配,并预留空间,方便电缆走线及未来的维修、拆卸。”王贻芳说,另一个挑战在于,对撞点附近的辐射本底强,探测器是否能耐受,还需要摸索验证。如何降低辐射,如何让束流更聚焦等问题,科研团队还在优化。

“设备的每一项技术都在探索中迭代,我们还要预估未来3-5年的技术发展潜力,并将那时的技术指标作为目前的设计基准,这要求我们对技术,对未来发展速度的预估都必须是正确的。”

江门中微子实验是王贻芳领衔的又一项重大科学项目。他告诉科技日报记者,“目前,实验站的隧道建设基本完成,现在正在建设水泥池,相关设备基本克服了技术困难,正在批量生产中,有些已经完成,今年下半年可以开始安装。”王贻芳说,实验的绝大部分部件都是在江苏生产完成的,现在正在做安装前的准备,因为大部分设备还要做测试,要检验它们是否合格,然后再清洗,组装成模块,再将模块组装成仪器。

“预计后年,实验站将建成投入使用。”王贻芳说。

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