北京大学

北京大学重离子物理研究所是我国核科学与技术领域的重要研究机构。研究所前身可追溯至1955年周恩来总理批示成立的“物理研究室”，历经数十年发展，已成为培养核科学人才和承担国家重大科研任务的基地，拥有两弹一星元勋朱光亚等杰出校友，被誉为“核科学家摇篮”。

核心研究方向涵盖理论、模拟与实验三大维度：包括磁约束聚变等离子体物理、惯性约束聚变物理、聚变堆用结构材料的辐照损伤效应。配备超导加速器实验室、超强激光实验室、多束离子辐照装置等先进设施。近年来，研究所牵头多项国家级项目，如国家自然科学基金委重大项目“先进核能系统中材料的若干协同损伤作用机理研究”及科技部国家磁约束核聚变能发展研究专项“CFETR结构材料中聚变中子辐照致氢氦协同效应的等效模拟方法”，进一步提升我国在聚变结构材料领域的国际竞争力和影响力。

科研成果

研究团队依托北京大学核物理与核技术国家重点实验室，在国家自然科学基金委重大项目“先进核能系统中材料的若干协同损伤作用机理研究”、科技部国家磁约束核聚变能发展研究专项研究项目“CFETR结构材料中聚变中子辐照致氢氦协同效应的等效模拟方法”的支持下，在聚变堆用结构材料辐照损伤研究方面取得系列成果。

北京大学三束离子辐照装置

多离子束同时辐照能在材料中同时引入离位损伤及氢氦，是研究材料在聚变堆下服役行为的有效手段。为满足核能材料发展需求，北京大学建设了用于新型核能系统材料辐照测试的三束离子辐照装置，主要由一台2×1.7 MV串列加速器和两台自制的离子注入器组成。不同于厦门大学和武汉大学的三束离子辐照装置，北京大学三束离子辐照装置的通量较高，可在短时间内实现较大剂量的离子辐照，是国内第一台强束流三束辐照设施。加速器配备高频电荷交换器和铯溅射负离子源，可产生并加速从H到Au之间大部分非放射性元素的高能离子，设置了四极透镜和束流扫描系统，用于离子束截面的均匀化处理。由加速器产生的重离子束用以模拟中子辐照过程中材料产生的离位损伤。两台注入器分别用于在材料中引入氢元素和氦元素，氢氦离子束线与重离子束线的夹角为20°，氢离子注入机引出能量为10-50 kV，氦离子注入机为10-90 kV，均使用冷阴极潘宁离子源。所使用的高温辐照样品台可以提供从室温到950°C的温度环境。此外，辐照靶室引入等离子体清洗及液氮冷阱设施，在工作过程中可有效吸附靶室内的小团簇气体分子，减少靶室内C、N、O元素污染，有效提升靶室真空度，以保证辐照结果的准确性。

三束辐照靶室外观及靶室示意图