强流重离子加速器装置是我国“十二五”时期布局的大科学工程之一，其核心部件之一——增强器BRing的稳定运行，对快循环、大功率脉冲供电提出了极高要求。近日，中国科学院近代物理研究所通报，由多家单位联合研制的国际首台大型非谐振全储能快循环脉冲电源顺利通过专家组现场测试验收，首台批量化电源实现一次通过。业内认为，该“关键部件”的工程化落地，为大型加速器实现绿色、高效与可持续运行打通了重要环节。 问题：快循环“高功率脉冲”对电源提出极限挑战 强流重离子加速器的运行中，磁铁系统需要在短时间内完成电流的快速上升与快速下降，以实现束流的精确加速与调制。BRing有关磁铁对脉冲电流的上升沿陡度、下降速度以及峰值功率均提出苛刻指标。传统供电方式在应对这类“快循环、大功率、强动态”工况时，往往面临电网冲击大、动态响应不足、稳态精度难兼顾等瓶颈，影响装置长期稳定运行与能效水平。 原因：谐振式路径难以兼顾电网友好与高性能输出 从技术机理看，传统谐振式电源依赖谐振环节实现能量交换与输出调制，当负载呈现频繁、快速的大幅度变化时，系统对电网侧瞬时取能需求显著增加，容易造成电网波动与冲击。同时，快循环条件下对输出电流波形一致性、重复精度以及瞬态控制的要求更高，任何响应迟滞或能量调度不匹配，都会放大系统误差并带来运行风险。对大型科学装置而言，这不仅是单一设备性能问题，也关系到全系统的可靠性、可维护性与运行成本。 影响：关键供电能力提升为“绿色加速器”奠定基础 此次通过验收的非谐振全储能快循环脉冲电源，为BRing等关键环节提供了更稳定、更可控、更电网友好的供能能力。其意义主要体现在三上：一是降低对电网的冲击，减少瞬时大功率拉动带来的波动，有利于装置长期连续运行；二是提升输出控制精度与稳定性，为束流品质提供更可靠的底层支撑，从而服务高水平实验与应用；三是有助于降低能耗与碳排放，将“大科学装置高性能运行”与“绿色低碳导向”更好统一起来。随着我国重大科技基础设施进入高质量运行阶段，此类关键部件的工程化突破将带动运行效能与管理水平同步提升。 对策：非谐振全储能新架构实现“从源头规避冲击” 据介绍，研发团队提出非谐振变前励全储能方案，通过“前级励磁+后级全能量存储”的两段式设计，改变了传统依赖谐振储能与电网强耦合取能的路径：一方面，能量调度上更多依托储能单元实现快速释放与回收，从源头减少对电网侧瞬时取能的依赖；另一上，在极宽电压范围内实现精密输出与快速响应，兼顾动态性能与稳态指标。此外，电源采用模块化、集成化、标准化思路推进研制与制造，提升了系统可靠性、可维护性与电磁兼容性，为进入批量化生产与长期运行创造条件。研发过程中，团队历时约4年半，围绕工程化落地所需的关键环节逐项攻关，解决多项技术细节并形成核心技术突破，为“大功率快循环”应用提供了可复制的技术路线。 前景：从加速器运行到医疗与产业应用的延伸空间打开 业内分析，快循环脉冲电源作为大型加速器的“动力心脏”之一，其技术成熟度直接影响装置运行效率与成本结构。随着该电源通过验收并进入批量化阶段，强流重离子加速器将获得更稳定的供能保障，有望深入提升运行可靠性与束流调控能力。在应用层面，重离子束在肿瘤治疗等领域对束流稳定性、可控性与精确投送具有刚性需求，相关供电技术的突破将为后续重离子治癌装置、质子与碳离子治疗装置等提供基础支撑。同时，在材料改性、辐射源、核技术应用等需要快循环高功率脉冲的场景中，该方案的可推广性也值得期待。面向未来，若与更高效的能量回收、智能运维与全生命周期管理技术结合，绿色低碳的大型加速器运行模式有望深化，并为国际加速器关键部件发展提供可借鉴的工程经验。
从实验室创新到产业化应用，非谐振全储能技术的突破生动诠释了科技自立自强的深刻内涵。这项凝结着中国智慧的研究成果，既为破解全球加速器领域共性难题提供了新范式，也再次证明：只有牢牢掌握关键核心技术，才能在科技革命浪潮中把握发展主动权。未来，随着绿色低碳理念深入人心，此类创新成果必将释放更大潜能。