我国物理超微观研究“重器”用的是航天“心脏” 打破国外技术封锁

发布时间 : 2017-02-24     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  在日前召开的2016年度国家科学技术奖励大会上,“北京正负电子对撞机重大改造工程”获科学技术进步一等奖,这一我国物理超微观世界研究的“重器”,用的可是航天“心脏”——其束流管和对撞区真空盒设备是由中国运载火箭技术研究院(简称“火箭院”)所属的航天材料及工艺研究所研制的。
  据航天材料及工艺研究所研究员焦好军介绍,北京正负电子对撞机是我国第一台高能加速器,用于研究物质微观结构及其相互作用规律。两种微观粒子在接近光速的速度下“运动”起来,碰撞形成新的物质,这样的研究对物理学发展至关重要,而要实现这样的研究,需要一部高性能正负电子对撞机。
  束流管是正负电子进行对撞的场所,也是北京正负电子对撞机最核心的部件,堪称设备的“心脏”。真空盒连接着束流管,为正负电子提供通道。正负电子正是“跑”过长达几公里的真空盒之后,再在束流管里进行对撞的。
  焦好军说,航天材料及工艺研究所在2004年接下束流管和真空盒研制的项目,当时只有美国才能做出来束流管,其他国家需要从美国进口。然而,束流管中有一种叫做“铍”的材料,因属于战略物质而被禁运,我国无法从美国购买。航天材料及工艺研究所的研究员们在进行论证之后,接下了束流管的研制项目。
  “束流管的研制难点在于,薄壁铍管成型及精密加工、铍铝的异种金属焊接、铍管内表面镀金这3个与铍有关的关键技术,在国内都是第一次试制,风险极大。”焦好军说。
  薄壁铍管的加工预研从2003年开始,航天材料及工艺研究所在宁夏东方有色金属集团公司的支持下,于2004年4月加工出第一根厚度为0.6毫米的薄壁铍管,然而经检验,这根铍管有一处微漏现象,无法满足超高真空的要求。技术人员重新选择粒度更细的铍粉,严格控制工艺中的筛粉、分装、装粉等环节,最终,第二根薄壁铍管于2005年6月成功完成加工,经真空检漏,完全符合要求。之后,航天材料及工艺研究所经过预研,陆续解决了铍铝的异种金属焊接和铍管内表面镀金的难题。
  2008年,航天材料及工艺研究所研制的束流管和真空盒通过考核,这两个部件自2008年运行以来,到目前为止一直表现得很可靠。
  “束流管的成功研制打破了国外技术封锁,我国成为世界上第二个能够做束流管的国家,推动了我国在薄壁复杂结构及铍管成形技术、铍铝焊接技术、铜铝焊接技术、冷却技术等领域的发展,为我国相关技术的进步做了贡献。”焦好军说,“同时,束流管和对撞区真空盒设备在北京正负电子对撞机上的应用,是航天技术对光能领域的支持,也是航天技术对相关产业的支持。”

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