探秘大科学装置中国散裂中子源系列vlog第二期：国之重器的“中枢神经系统”

以下文章来源于中国散裂中子源，作者中国散裂中子源

想象一下：数百米长的加速器隧道内，成千上万套精密设备严阵以待，将质子束加速至接近光速，如同机关枪子弹般轰击金属靶产生中子。

是谁在精准指挥这场“粒子风暴”？答案，正是高效稳定的中国散裂中子源加速器控制系统，整个加速器装置的“中枢神经系统”。

在上一期vlog中，我们走进了为样品打造极端环境的“幕后功臣”—— 样品环境实验室。今天，我们将跟随中国科学院高能物理研究所东莞研究部加速器技术部控制组组长卢晓含老师，一起探秘中国散裂中子源的加速器控制系统。

跟随镜头直击实验室现场！

一

CSNS加速器装置的“中枢神经系统”

加速器控制系统，简单来说，如同中国散裂中子源加速器装置的“大脑”和“中枢神经系统”，负责协同并精准控制成千上万的硬件设备稳定运行，是实现大科学装置稳定、高效运行的基石。正如卢晓含老师所言，加速器控制系统堪称是工业控制领域的巅峰之作。

二

三大核心任务：从设备控制到算法优化

据卢晓含老师介绍，加速器控制系统的工作可拆解为三个关键层面：

01

实现设备级的控制

这是加速器控制系统最基本的任务，精准调控每一台设备按设定参数运行，确保磁铁、加速腔等硬件设备“各司其职”。

02

全局协同与安全保护

作为“中枢神经系统”，加速器控制系统需协调磁铁、加速腔等硬件设备的运行时序，一旦捕捉到束流异常，立即启动快保护系统避免硬件损伤。

03

利用算法优化设备参数

通过分析束流测量设备回传的数据，结合算法动态调整设备参数，让粒子束流始终沿预设轨道“奔跑”，这就好比“大脑”的决策与学习过程。

三

国际领先的快保护系统

在加速器控制系统的众多技术亮点中，快保护系统堪称“安全卫士”。与其他同类装置相比，中国散裂中子源的快保护系统实现了国际最快的2.2微秒响应速度。

当装置内出现故障时，工作人员会第一时间向离子源发送停束指令，并联动高功率设备执行保护操作。2.2 微秒的响应速度，让中国散裂中子源的系统稳定性达到国际顶尖水平，为实验的持续运行提供了坚实保障。

四

人工智能赋能与未来展望

当前，人工智能正在引领加速器控制技术的革新，下一代控制系统将会向“更智能化、更自动化”的方向发展，对此，卢晓含老师结合技术趋势总结了以下三个应用方向：

1

智能调束取代人工操作

目前调束主要依赖专家经验和人工判断，未来将通过智能算法实现束流参数的自动优化，大幅提升效率。

2

全设备预警系统覆盖

当前预警系统仅在部分设备试点，未来将部署至所有硬件，提前预判异常并介入，将“被动应对”转为“主动预防”。

3

智能巡检系统落地

结合摄像头图像识别、烟雾报警等技术，构建全方位隐患监测网络，让设备维护更精准高效。

加速器控制系统，这台庞大科学装置的“中枢神经系统”与“智慧大脑”，以其精密的控制、快速的保护响应和面向未来的智能化方向，默默支撑着中国散裂中子源的高效、安全运行。正是它的万无一失，才使得科学家们能够利用强大的中子束流，深入探索物质的微观奥秘，不断推动着前沿科学的进步。