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中國科學(xué)院“兩大科學(xué)裝置”建設(shè)取得突破性進展

預(yù)計HIAF今年建成，CiADS2027年建成

　　●惠州日報記者謝寶樹

　　歷經(jīng)6年多的建設(shè)，中國科學(xué)院“兩大科學(xué)裝置”在惠州迎來突破性進展：強流重離子加速器（HIAF）各單體建筑土建施工完成，核心關(guān)鍵設(shè)備研制成功并在緊鑼密鼓地安裝調(diào)試，預(yù)計今年建成；加速器驅(qū)動嬗變研究裝置（CiADS）目前已經(jīng)完成加速器的土建工程，正在進行設(shè)備安裝，預(yù)計2027年建成后將是國際上第一臺加速器驅(qū)動嬗變研究裝置。

　　HIAF今年將工程驗收并開展首批實驗研究

　　大海之畔，群山之巔，在無人機視角下，一片紅色外墻基調(diào)的建筑群映入眼簾。墻上的中國科學(xué)院院徽在陽光的照耀下，顯得格外引人注目。這是位于惠東縣黃埠鎮(zhèn)的“國之重器”——中國科學(xué)院“兩大科學(xué)裝置”，包括HIAF和CiADS。

　　HIAF和CiADS是《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃（2012－2030年）》優(yōu)先安排建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，由中國科學(xué)院近代物理研究所負責(zé)建設(shè)。

　　2013年，強流重離子加速器被確立為國家“十二五”時期優(yōu)先安排的16項重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目之一；2014年，“強流重離子加速器裝置”落戶廣東惠州；2015年，“強流重離子加速器”獲批準立項；2018年，項目可行性研究報告、初步設(shè)計方案獲批，強流重離子加速器裝置在惠州啟動建設(shè)……中國科學(xué)院近代物理研究所副所長、HIAF總工程師楊建成對建設(shè)過程如數(shù)家珍，“HIAF的順利建設(shè)，得到了從中央到地方的大力支持，凝聚了眾多科技工作者和廣大建設(shè)者的智慧和心血�！�

　　中國科學(xué)院近代物理研究所工程師、HIAF現(xiàn)場安裝負責(zé)人王儒亮介紹，HIAF建成后，能夠提供國際上脈沖流強最高的重離子束流和精度最高的核質(zhì)量環(huán)形譜儀，將為我國核物理基礎(chǔ)前沿研究和核技術(shù)重大應(yīng)用提供國際領(lǐng)先的研究平臺。依托HIAF，將形成在國際上具有重大影響力的重離子科學(xué)研究中心。

　　HIAF能做哪些研究，有什么重大意義？記者了解到，重離子加速器裝置主要用來產(chǎn)生和加速重離子束流，不僅是探索基本相互作用、物質(zhì)結(jié)構(gòu)和宇宙演化的重要工具，也是研發(fā)關(guān)乎經(jīng)濟社會發(fā)展和國家安全先進核技術(shù)的平臺，服務(wù)于航天試驗等一系列國家重大需求。

　　王儒亮介紹，截至目前，HIAF各單體建筑土建施工完成，配套系統(tǒng)全部投入使用，采取分區(qū)分段、地上地下同步推進的并行安裝策略，歷時8個月，完成6000臺套大型工藝設(shè)備安裝，核心關(guān)鍵設(shè)備強流高電荷態(tài)離子源樣機——國際首臺45GHz ECR離子源研制成功，并在測試平臺調(diào)試出束。

HIAF地下巨大環(huán)形裝置�；葜萑請笥浾邨罱�業(yè) 攝

　　“2025年是HIAF工程驗收關(guān)鍵之年，將全面開展多種離子的工藝測試驗收與首批實驗研究�！睏罱ǔ山榻B，在HIAF的建設(shè)過程中，已經(jīng)取得了多項科技創(chuàng)新突破性成果。極快速率非諧振加速是下一代強流重離子加速器面臨的最大難題和挑戰(zhàn)，而此前國際上還沒有成熟的解決方案。HIAF團隊通過多年努力，突破了關(guān)鍵瓶頸，在極快速率非諧振加速核心技術(shù)上實現(xiàn)了創(chuàng)新突破。

　　同時，HIAF是世界最快的非諧振快循環(huán)同步加速器，為了實現(xiàn)對其強流束流的精確控制，HIAF團隊自主設(shè)計研發(fā)了全新的高精度智能化束流精準控制軟件，具有多個創(chuàng)新設(shè)計。

　　CiADS建成后將成為國際上第一臺加速器驅(qū)動嬗變研究裝置

　　大科學(xué)裝置是人類從事最前沿研究、集成系列最極限研究手段的“超級平臺”，面臨工程建設(shè)與科學(xué)研究的雙重挑戰(zhàn)，大科學(xué)裝置的背后是一大批科技工作者默默耕耘的身影。

　　記者前往CiADS采訪時，中國科學(xué)院近代物理研究所副所長、CiADS總工程師何源正在項目現(xiàn)場忙碌著，從他的眼中可以看到對科學(xué)的追求和對正在從事的工作油然而生的自豪感。

CiADS已進入設(shè)備安裝和調(diào)試階段�；葜萑請笥浾邨罱�業(yè) 攝

　　“目前，這項技術(shù)國際上沒有先例，國際核大國在這個領(lǐng)域競爭激烈，我們目前在國際競爭中處于領(lǐng)先地位，超導(dǎo)直線加速器流強是同類裝置的5倍�！焙卧锤嬖V記者。

　　核裂變能是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中的支柱能源之一。在我國核電快速建設(shè)的同時，核電站產(chǎn)生的乏燃料，特別是其中的長壽命高放廢料的安全處理處置，已成為我國乃至國際核能界無法回避的重大問題，是影響核電可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題之一。

　　加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)（ADS）利用加速器提供的高能強流質(zhì)子束轟擊重原子核產(chǎn)生的高通量廣譜散裂中子，驅(qū)動次臨界反應(yīng)堆運行，將長壽命高放射性核素嬗變成為短壽命放射性核素或者穩(wěn)定核素，是國際公認的核廢料嬗變技術(shù)途徑的最佳選擇。

　　“CiADS的目的是研究利用加速器進行核燃料嬗變增殖的技術(shù)，這是國際上核燃料循環(huán)利用的前沿技術(shù)。加速器驅(qū)動的先進核能系統(tǒng)可以將核燃料的利用率從目前商業(yè)壓水反應(yīng)堆不到1%的水平提高到95%，可為核能的可持續(xù)發(fā)展提供一體化的解決方案�！焙卧唇榻B，“正在建設(shè)中的CiADS于2021年開工，目前已經(jīng)完成了加速器的土建工程，正在進行設(shè)備安裝，裝置將于2027年建成，將是國際上第一臺加速器驅(qū)動嬗變研究裝置。”

　　惠州加快打造大灣區(qū)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化首選地

　　從探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)、宇宙演化到核燃料循環(huán)利用，中國科學(xué)院“兩大科學(xué)裝置”似乎離普通人的日常生活非常遙遠。但實際上，它們的應(yīng)用前景非常廣闊，并且在惠州“沿途下蛋”，將醫(yī)用重離子加速器、核孔膜等一系列最新的科技成果在惠州轉(zhuǎn)化。

　　以重離子加速器為例，它的一個很重要的應(yīng)用領(lǐng)域就是醫(yī)學(xué)治療。通過重離子加速器，把重離子送到腫瘤的位置實現(xiàn)“定向爆破”，對正常細胞的損傷很小。因此，和傳統(tǒng)的化療、放射療法相比，這種治療方法優(yōu)勢明顯。

　　去年5月，惠州新一代醫(yī)用重離子加速器裝置研發(fā)簽約暨惠州重離子醫(yī)學(xué)中心項目啟動，將引進使用國內(nèi)首臺新一代醫(yī)用重離子加速器治療裝置。項目建成投入使用后，將以重離子放療為主要特色，可滿足惠州患者足不出“惠”獲得相應(yīng)治療的迫切需求。同時，服務(wù)能力輻射整個華南地區(qū)，致力打造成為華南地區(qū)腫瘤治療示范項目、粵港澳大灣區(qū)醫(yī)療衛(wèi)生高質(zhì)量發(fā)展新高地。

　　今年市政府工作報告提出，增強科技創(chuàng)新引領(lǐng)能力。建成強流重離子加速器，支持東江實驗室形成一批標志性成果。兩大科學(xué)裝置建成投用后將吸引聚集一大批科學(xué)家到惠州從事科研工作，更多的研究成果將從這里誕生。

　　作為粵港澳大灣區(qū)重要節(jié)點城市，惠州正以兩大科學(xué)裝置等項目建設(shè)為抓手，不斷強化高質(zhì)量科技供給，夯實科技產(chǎn)業(yè)融合的基礎(chǔ)，全力打造大灣區(qū)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化首選地。