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新濠天地开户网:“超级显微镜”动力“心脏”研制成功

时间:2018-03-29 00:01:16  作者:  来源:  浏览:  评论:0
内容摘要:   央广网北京3月28日消息(记者张棉棉 通讯员孙世春 陈佳佳)记者从中国航天科工二院23所了解到,3月25日,中国建成首台散裂中子源,中国航天科工二院23所下属航天广通(以下简称“

  央广网北京3月28日消息(记者张棉棉 通讯员孙世春 陈佳佳)记者从中国航天科工二院23所了解到,3月25日,中国建成首台散裂中子源,中国航天科工二院23所下属航天广通(以下简称“航天广通”)为工程中加速器提供的近50台套功率源设备全部达到验收指标,超级显微镜“动力心脏”将开始工作。

  散裂中子源项目负责人陈和生院士说,散裂中子源就像是个超级显微镜,用中子当“探针”,探索物质微观结构。很多人都用过光学显微镜去观察肉眼无法直接看到的细胞和细菌。而中子探测的世界,可能更微观,用中子照相的方法,可以观测一滴水是如何从一株植物的根部运输到枝叶上。治疗癌症、检测飞机高铁安全性都需要用到它。

  如果原子的直径能放大到棒球场那么大,那中子就像场中一个蚂蚁那么小,这小到用放大镜也看不见的粒子,能为我国材料科学、生命科学、环境资源、新能源等方面的基础研究和高新技术开发提供强有力的研究帮助。但中子并不好产生。将质子加速到相当于0.9倍光速速度,当“子弹”去轰击原子系数很高的重金属靶,金属靶的原子核会被撞击出质子和中子两种粒子,科学家通过特殊的装置“收集”中子,中子散射就像“探针”,可以探索物质微观结构。

  把质子加速到0.9倍光速是核心技术,射频功率源系统是粒子加速的关键,可以说这些系统是超级显微镜”的“动力心脏”。因为射频功率源系统中很多关键设备尚无国产先例,再加上可靠性要求极高,散列工程研发这些年,很多厂家望而却步或铩羽而归。而航天广通则迎难而上,啃了一个又一个硬骨头,为散列工程设备的国产化和系统工程的顺利进行提供了强有力的支撑和保障。

  十年,广通人做了国内首套200MHz以上大功率四极管功率源、国内首套应用于加速器系统的数字低电平系统,RCS环线射频铁氧体加载腔整体性能达到国际一流水平,DTL直线加速器3MW 324MHz速调管脉冲射频功率源近1000个小时稳定运行。

  散裂中子源加速器部经理傅世年这样评价航天广通:“这是散裂中子源项目从开始坚持到最后的唯一一家关键设备配套商,啃下了加速器里面80%的硬骨头。”

  回首这十年,历历在目的是百折不挠的研究试验,是不分昼夜的坚守和思考,是酣畅淋漓的攻关喜悦。

  场景一 “市场的坚持叩开散裂中子源的大门

  2006年的春天,时任广通公司总经理的肖海潮同志(现任航天二院资产运营部部长兼发展计划部副部长)得到消息,原高能所十一室乔际民主任说国家大科学工程散裂中子源要启动预研,询问23所能否承接低电平和射频功率源的任务。对于因“西新工程”告一段落、正处于转型升级关键阶段的广通公司来说意义重大,干得好广通公司将破茧而出,争取不到可能就此沉沦,可谓生死存亡。

  “此项目势在必得”——肖海潮总经理暗暗下定决心。一边与乔主任洽谈低电平的技术细节,一边准备由点及面,扩大市场领域,带着时任市场部经理的王斌(现任广通公司副总经理)一起去高能所找超导组赵升初组长,详细了解用户需求。但是第一次拜访出师不利,被泼了冷水,觉得公司的技术储备和能力不足;但是肖总并不气馁,回来详细查找资料,向相关技术专家登门求教,十余天之后又第二次来到了高能所并带来了详细的方案,赵组长对公司这么短的时间内做出可行的方案甚表吃惊,同时被肖总积极学习的态度和势在必得的勇气所感动,仔细的介绍了散裂项目详细资料;当第三次再拜访的时候,赵组长已经确信,广通公司具备承接大科学工程的能力,并指出其所负责的加载腔关键难点在于高精度水冷板加工,只有中标铁氧体加载腔,才能承担与其配套的500kW高频功率源。

  加载腔,一个从未涉足的领域,大家都犯难了,且不说做,连见都没见过,而且还有个卡脖子难点高精度水冷盘。肖总马上召集余才军、高岷民、廉国庆等技术和工艺人员, 明确表示500kW高频功率源势在必得,决定提前自制加载腔水冷板样品并带到投标现场,以证明实力。因此,余才军和高岷民争分夺秒通过理论分析计算完成水冷盘设计,但如何加工出高精度水冷盘是一个挑战,工艺是关键。团队一行到23所钣金加工车间,和张世起副主任及车工魏联祥探讨加工工艺。当看到高精度水冷盘的诞生的那一刻,大家都如释重负。当我们带着精心准备的水冷盘来到投标现场,其他竞争者都带着惊诧而佩服的眼神,评委们也暗暗竖起了大拇指。这块敲门砖让公司获得了散裂中子源项目的首单,也叩开了后续工程的大门。

   

  铁氧体加载器腔装调现场

  场景二 “小系统大智慧” 

  低电平一期,负责人王志宇带领项目团队从一张“白纸”开始。利用广通公司和23所在雷达、通信领域中的数字信号处理技术,完成了国内第一套用于加速器装置的数字化高频低电平控制系统,大大地改善了束流性能。2012517日至620日,广通公司自主研发的低电平控制系统在中科院高能物理研究所的973-RFQ加速器上进行了测试,测试结果显示,系统的控制精度已经接近同类加速器的国际最高水平。

  为了达到更好的性能指标,团队在每个细节上都抠到底,在整个系统中增加了恒温功能,以解决环境温度对系统指标的影响,进一步提高了幅度和相位的长期稳定性。为了解决系统软件死机问题,王志宇带领团队逐步进行验证排查,在软件架构优化的同时也使得问题最终得以解决。

  2015年年初,现场进行设备装调,在项目团队经历了无数个稳定性考核、腔体锻炼、带束流测试运行的日日夜夜,实现了系统稳定运行。十年,低电平控制系统团队完成了一次又一次的创新和完善,衍生成全数字型、全模拟型、数模混合型等系列化低电平产品线,在国内独占鳌头。

   

  低电平控制系统通过院士评价验收

  场景三“越过这道坎就是世界领先” 

  有一型4616电子管高频功率源历经了3年产品所内研发、4年用户现场配合加速器调试。

  研发的开端是不顺利的,该功率源输出功率、脉冲宽度等核心指标全部高于国外同类型功率源,在国际上都是首次应用,国外实验室和外方厂家也没有类似经验,可以说越过这道坎就是世界领先。

  设备需要48小时连续加电满功率测试,只要一出现打火,实验就算失败,就需要重新开始计时。整个调试过程就是在打火、分析、老炼,又打火、分析、再重新老炼的一遍遍重复中缓慢前进,每一次反复都是对耐心和信心的煎熬。经过300多个日日夜夜,忘记了多少次的调试老练、对比分析运行数据,最终实现350kW功率连续60小时稳定运行,超出用户验收要求。

  场景四“离家千里不孤单” 

  广通公司自主研发设计生产的500KW射频功率源,单台最大输出功率500kW,研制之初,国内尚无先例。项目负责人赵海琪精益求精,是广通公司的老专家,从监控系统到高频系统,从整机结构到元器件布局,他提出了许多重要的意见及完善措施。作为项目组精打细算的“管家”,他告诉年轻设计师“好产品是设计出来的,好产品应是物美价廉”。

  年轻的队员冀石勇和刘宇担负着整个发射机监控系统设计任务,现场装调时加班到凌晨四点,用户对此啧啧称赞,张现猛担负着高周柜的设计和调试任务,做事沉稳老练,姚少峰担负着系统调试任务,任劳任怨,高效解决现场技术问题。广通人用行动为用户诠释了航天精神,备受感动的用户不仅派出人员参与设备安装,还把自己的房间腾给公司的装调人员。

  场景五 “执着的坚守”

  2008年的预研开始,项目组与用户一起经历了10年的研发、试运行、批产、现场安装、调试,直至今年3月系统总验收。

  由于系统调试要求,东莞成了项目组停留最久的地方。从2015年开始现场安装,到2018年验收,项目组成员累计现场工作时间超过3500人天。为了赶进度,大家经常晚上加班到10点多,最终到调试阶段基本上就没有休过周末。

  最忙的那段时间,年轻设计师姚少峰家里孩子刚出生,过度忙碌出现头晕呕吐,但依然坚持跟大家一起奋战抢进度,获得了用户的高度认可。为了配合大系统进行工作可靠性验证,DTL功率源需要连续高功率不停机,李艳东连续值了四个夜班,白天找时间眯一会,起来接着干活。由赖世雄和张伟松负责的监控显控系统关乎到功率源运行的可靠性、保护有效性和操作的便捷性,现场的调试任务非常繁重。2018年春节前夕在用户现场,赖世雄更是开启了“7+16”的打鸡血模式(连续工作7天每天16小时),通宵达旦修改程序。项目组成员为了项目进度,主动放弃了端午、中秋、元旦等多个假日与家人团聚的机会,无怨无悔。

   

  DTL直线功率源调试现场

  场景六“临危受命敢担当”

  引出脉冲电源肩负着将速流引出的重任,这个技术指标苛刻的项目是整个工程最后一个招标的,进度紧张,结果关乎整个工程进度。时任广通公司总经理李同金在获悉任务之后,当即鼓励项目团队做“有担当”的航天人,要敢于临危受命且要确保成功.接下来的两个月,在黄永清主任的指导下,陈雪宇、孙世春、董亮、郭新涛、崔恒善、李成祖、孙永红、邵炫、郑群川等设计人员开始了通宵达旦讨论设计方案和仿真分析。在“一分钟都不能浪费”的形势下,明确分工、责任到人,设计图纸反复了7次审核。调试阶段,遇到了高压电缆和高压连接器可靠性不过关,频繁出现打火损坏的问题,一次又一次72小时考机实验功败垂成,像一块大石压在项目组的心头沉甸甸喘不过气来。关键时刻,孙世春、郭新涛、姚少峰顶住压力,经过五轮实验改进,大胆采用国产新型结构的电缆,提高了可靠性,并最终打破了只有国外昂贵的特种电缆才能满足要求的误区。

  201612月,经用户检测各项指标均达到或优于合同要求,部分指标优于欧洲散裂工程同类设备,顺利完成现场验收与交付工作,成为广通公司承担的散裂项目总体工程中第一个交付的项目,让用户刮目相看。现在,设备陪伴散裂大系统运行一年多,航天人“靠谱”成为用户的口头禅。

  2017828日,中国散裂中子源首次打靶成功获得中子束流,广通公司提供的核心关键设备运行稳定,不辱使命。


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