近日，中国有色金属工业协会、中国有色金属学会公布2024年度有色金属工业科学技术奖获奖名单。北京大学物理学院重离子物理研究所射频超导课题组与中国有色矿业集团有限公司旗下宁夏东方钽业股份有限公司等单位共同完成的“高品质超导铌材料及铌射频超导腔的开发应用”项目荣获2024年度有色金属工业科学技术奖一等奖。
射频超导加速技术广泛应用于加速器大科学装置，射频超导腔是射频超导加速器的核心部件。针对超导铌材存在的相似元素深度分离、间隙元素含量控制、合金材料均质化以及纯铌射频超导腔的形性协同调控与品质提升等关键技术难题，中国有色矿业集团有限公司旗下宁夏东方钽业股份有限公司等联合北京大学、中国科学院上海高等研究院、上海科技大学等单位，历经15年攻关，成功突破超导铌材料深度净化、射频超导腔高加速梯度、高品质因数等关键技术瓶颈。
依托该项目，我国形成了从高纯铌原料制备、铌钛合金研发、超导腔精密制造到工程化应用的完整技术链条，建成了全球唯一覆盖超导铌材料及射频超导腔全产业链的研发制造基地，2023年高纯铌材全球市场占有率达70%。宁夏东方钽业股份有限公司和宁夏东方超导科技有限公司已成为国际、国内超导加速器科学装置铌材的主要供应商，占欧洲X射线自由电子激光装置（EURO XFEL）铌材采购数量的30%、美国稀有同位素束流装置（FRIB）的70%、LCLS-II装置的50%和欧洲散列中子源（ESS）的全部。
重离子物理研究所射频超导课题组推动了国产高纯铌材的开发，联合创立了宁夏东方超导科技有限公司，并承担了多项核心研究任务，完成了1.3 GHz 9-cell超导腔的全国产化批量制造。课题组率先在国内实现1.3GHz超导腔的高温氮掺杂工艺，通过系统研究重掺杂、轻掺杂和中度掺杂配方，显著提高了超导腔的固有品质因数；通过1.3GHz纯铌超导腔的中温烘烤实验，改良工艺参数，使超导腔在保持高失超场强（27.3-37.9 MV/m）的同时，本征品质因数达到2.8-3.4×1010的国际先进水平，并应用于上海硬X射线自由电子激光装置（SHINE）等国家重大科技基础设施建设项目。
射频超导课题组的研究得到国家重大科技基础设施建设项目“X射线自由电子激光试验装置” （射频超导加速单元分总体）、国家863计划“1.3GHz纯铌超导腔关键部件-端腔组件的研究”、国家973 计划项目“大晶粒9-cell超导腔的研制和物理性能研究”、“用于ERL-FEL的高平均流强超导加速技术研究”、国家重点研发计划“用于连续波 XFEL 的高性能超导光阴极注入器研制”、“加速器关键技术预研”等多项国家级科研项目的支持。
2024年度有色金属工业科学技术奖一等奖
中国有色金属工业科学技术奖由中国有色金属学会、中国有色金属工业协会联合设立，是在科技部备案的社会力量奖之一，也是有色金属行业唯一的省部级科技奖项。该奖项旨在奖励对有色金属工业科学技术进步做出重要贡献的单位和个人，拥有广泛的社会影响力和高度的行业认可度。
