2011年中国科学院启动实施战略性先导科技专项（A类）“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”（简称“ADS先导专项”）。射频超导强流高功率质子直线加速器是ADS三大关键系统之一。强流高功率离子束是核科学和核技术前沿，也是各发达国家争先抢占的战略高地。实现10毫安连续波强流高功率质子束稳定加速是国际上近20多年来长期追求的目标，无论物理上还是技术上都存在前所未有的巨大挑战。采用全超导直线加速器加速5毫安以上连续波质子束从未在国际上被验证或实现。
近代物理所自接到研发强流高功率质子超导直线加速器这一重大任务开始，十多年来埋头攻关，自立自强，始终坚持关键核心技术自主创新。研究团队充分发扬“驼队”精神，不畏艰险，稳扎稳打、步步为营，敢于想象、认真求是，积极实践，大胆创新。他们创造了一个又一个世界记录：2014年即实现了射频四极加速器10毫安连续波质子束稳定运行，2015年完成5兆电子伏、3毫安质子超导直线加速器研制和测试、2016年完成10兆电子伏、2毫安质子超导直线加速器研制、2017年25兆电子伏质子超导直线加速器通过专家测试和验收。
近代物理所的研究团队从未停止科学探索和突破更大挑战的脚步。ADS先导专项验收后，虽然保障条件有限，近代物理研究所仍然克服多方面困难，自筹经费，依托该原型样机继续开展连续波高功率束流稳定运行技术研究，并不断稳步提高加速束流功率和连续运行供束时间，始终保持在该技术领域的先进性和国际领先地位。2019年1月，实现了30千瓦连续波质子束功率大于100小时长时间稳定运行这一重要阶段性成果；2021年1月，再次取得突破性进展，连续波质子束最大束流强度5.6毫安、最大束流功率达到110.9千瓦，具备了百千瓦连续波束流运行的能力。虽临近春节，研究团队并未松懈，仍团结一心、夜以继日地奋战在科研一线上。他们争先创优，解决了一个又一个难题，终于在大年三十凌晨在国际上首次实现了10毫安连续波质子束加速，并在年初一实现10毫安下的束流快速恢复和稳定运行，功率达到176千瓦，供束可用性达到90%以上，再次刷新由他们团队自己创造的连续波质子束流强度和束流功率世界纪录。
数十兆瓦的高功率连续波质子超导加速器是核废料嬗变处理、稀有同位素生产、高通量中子源等国家重大战略需求的核心技术。十年来，中科院ADS先导专项团队咬定青山不放松，始终将努力奋斗，潜心研究、科学分析、大胆创新、团队协作作为攻坚克难的秘密武器。坚持自立自信和自强创新；充分遵循科学规律、发扬团队精神、瞄准最终目标潜心攻关，涌现出一批勇于创新、敢于实践的年轻人。在射频超导加速器建设和高功率稳定运行上不断取得突破，奠定了核废料嬗变处理和新元素合成研究的基础，也将助力我国医用放射性同位素的规模量产。
当前，ADS超导直线加速器样机的连续波束流强度和功率均远超国际同类装置。此次ADS超导直线加速器样机成功加速10毫安连续波质子束流，必将为我国在建的国家重大科技基础设施“强流重离子加速器（HIAF）”和“加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）”提供坚强支撑，同时验证了未来ADS商用装置束流强度10毫安指标的可行性，为我国未来在国际上率先建设ADS商用装置和加速器驱动的先进核裂变能装置奠定基础。这次重大突破首次验证了全超导直线加速器可以稳定加速5-10毫安连续波质子束这一国际加速器领域长期追求的目标，为国际上同类强流高功率加速器装置建设及其一系列重大应用提供了成功先例。
10mA连续波质子束稳定运行实验
责任编辑：脱畅
