拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范

简 报（第二期）

摘要

根据项目启动会和课题研讨会上的专家建议和意见，各个课题完善了实施方案，召开了实施方案评审会，各方面工作均按项目任务书进行，整体进展顺利。
 

一、项目整体进展

⟡  在2020年11月16日项目年度总结会的 基础上，于2020年12月5日在北大物理学院召开“拍瓦激光质子加速器装置研究与应用示范”项目实施方案评审会。会议以现场出席和网络视频出席相结合的方式举行。科技部领导、北京大学相关职能部门负责人、项目责任专家组、总体专家组、技术专家组、用户委员会部分成员以及各课题负责人和部分骨干成员现场出席。与会专家听取了项目负责人颜学庆教授关于项目研究内容、年度完成情况、工程化管理等工作汇报，以及课题负责人关于实施方案和课题完成情况的汇报。与会专家针对实施方案提出了宝贵的问题和建议。

图1 项目实施方案评审会现场参会人员照片

二、课题推进情况

J  课题一与THALES进一步进行2PW激光系统的深化设计，配合厂商完成前期准备，保证PW激光系统顺利安装；进一步完成了激光参数在线测量系统、大能量泵浦群质量跟踪系统及回光隔离系统初步方案设计。完成了部分国产激光系统40TW前端，正在后续部分研发。举行大口径光学元件系统方案评审会，完成了对长春光机所实施方案评审，签订合作协议。完成四份专题科技报告，分别是：《拍瓦激光装置压缩系统调研设计报告》、《拍瓦激光装置放大系统调研设计报告》、《拍瓦激光系统调研设计报告》及《拍瓦激光系统附属设备调研报告》。完成课题一年终总结报告。

J  课题二完成了重频打靶系统初步设计，可实现＞1Hz重频打靶，载靶量＞500发，完成模块化模拟腔工艺设计和机械设计、出图、正在进行加工。磁控溅射镀膜设备和靶材表征设备扫描电镜SEM到货并安装完成，搭建了重频液体靶制备系统并初步成膜。螺线管级联加速方案理论研究推进。

图2 重频液体靶制备系统

J  课题三采用三段式的设计方案进行设计，建立束流动力学模型并做出了分析与改进，提出了相应的参数要求，完成了任务所需的设计报告及图纸。完成了磁体设计程序的开发，掌握了基于CCT超导磁体的关键技术和工艺路线；完成了任务所需的设计报告及设计图纸。完成了探测器的调研工作，确定了型号与主要参数，并完成了探测器的电路系统设计；提出了治疗头系统的物理设计方案，完成了任务所需的设计报告及图纸。

图3 束流输运系统整体布局图

J  课题四与各个课题组进行了需求调查及接口讨论，初步汇总完成控制需求。经过详细调研，综合装置被控设备特殊性以及未来医疗检测的需要，已完成控制方案设计。在以实验室现有的仪器设备基础上完成EPICS控制系统软件开发，目前正在进行软件部署及硬件网络改造。系统工程转化方面，完成相关工程化方案的确定，并编制了相应的工程文档。外包系统完成辅助设备控制系统、怀柔激光加速创新中心总控室建设工程合同签订，与电子科技大学合作完成装置电磁防护设计的模拟，并已经提交电磁分布分析报告和电磁防护设计报告。完成资产信息管理系统合同签订，目前试用版系统已经上线试用，经过试用修改稳定后将正式发布上线。

J  课题五进行了医用相关系统软硬件研发工作以及未来临床应用的总体调研规划和实施方案研究论证。已基本完成水模体中基于通用蒙卡程序的质子放疗剂量计算平台搭建及基于简化粒子输运模型专用剂量引擎的计算框架设计与运行。

三、怀柔现场进展情况

⟡  北京激光加速创新中心(BLAIC)的A区在2020年12月17日已经进行了最后一块板的浇筑，完了结构封顶。B区二层顶板施工，局部三层，C区首层竖向。项目总体按照既定进度表推进，截止到2020年12月22日工程量投资9338万元，土建完成了工作量40%；辅助设备完成投资1997万元，完成50%。预计2021年3月结构全部封顶，2021年底具备竣工验收条件。

图4 北京激光加速创新中心现场照片