国之重器HIAF项目逐步迈入系统级联调阶段

更新时间：2024-12-13  作者: 振动时效去应力

  X射线闪疗（FLASH）医用加速器设备突破多项关键技术，完成整机安装；我国首创集装箱式可移动桌面型激光尾波加速器在工业生产厂房实现长周期大负荷稳定运行，是激光加速器第一次走出科学实验室；国产无损检验加速器已生产2000多台套，远销170多个国家和地区，市场占有率居世界第一……

  11月20～22日，中国物理学会、中国核学会粒子加速器分会第十二次全国会员代表大会暨学术交流会在惠州市惠东县举行。这场科学界盛会汇聚了詹文龙、赵红卫、陈森玉、邱爱慈、樊明武、夏佳文、赵振堂、邓建军等8位院士及近百名权威专家、学者精英，开展了近30场专题报告，为与会者推开了一扇粒子加速器发展新纪元的大门。

  会上，学科领头人、专家学者们展示了过去4年来，我国粒子加速器科学研究、工程建设、运行开放等方面取得的丰硕成果，以及对各自领域的思考及未来规划。

  记者从会议现场了解到，在惠州建设的两大科学装置正在稳步推进。其中，强流重离子加速器装置（HIAF）项目常温前端已成功调试出束，能量和传输效率达到设计指标，标志着HIAF项目从加速器装置装配阶段逐步迈入系统级联调阶段；加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）建设工作正在加速推进。

  中国科学院院士詹文龙曾担任中国科学院近代物理研究所所长、中国科学院副院长等，是核科学领域的学术带头人。他介绍，HIAF项目计划2025年12月建成；CiADS项目计划2027年12月建成，将成为全世界首个兆瓦级加速器驱动嬗变研究装置。

  届时，两大科学装置共同作用下将产生超强不稳定核束（RIB），为我国开展核物理基础研究和核天体物理研究创造全球领先条件，为人类探索宇宙奥秘提供“中国方案”。

  除了在前沿基础研究上发挥及其重要的作用，两大科学装置研发成果还将在能源、医疗、工农业生产、环保治理等“双碳”、经济、健康领域发挥及其重要的作用。詹文龙院士介绍，基于HIAF研发的创新技术可建造符合研究聚变燃料、材料研发的强中子源，将为国际重离子惯性聚变的研究和应用开启新的里程碑。

  基于CiADS的ADANES燃烧器是一种可实现完全燃料循环的新型核能系统，能把乏燃料“吃干榨净”，将燃料效率由当前的不到1%提高到超过95%，核废料量减少到4%以下，放射寿命减少到500年以内。

  在一系列新技术的加持下，核裂变能发电将更安全更高效，成为可持续成千上万年的安全、清洁、低碳战略能源，且新型核电站将可用少量水甚至无水实现冷却，让核电站可以建在胡焕庸线以西。

  “20年前，我就有一个梦想，那就是让离子加速器走向社会，服务于产业链，而实现这一梦想的唯一途径就是离子加速器小型化。可以说，到了今天，我的梦想已基本实现。”会上，中国工程院院士夏佳文作《重离子加速器的社会应用》专题报告。

  他表示，大科学装置不但是强国标配，是新原理、新方法、新技术、新工艺等的创新摇篮，而且由大科学装置派生出来的核科学技术已大范围的应用于国防、工农业生产和生命健康等领域，践行着科学技术“四个面向”理念。

  夏佳文院士介绍，核孔膜材料可大范围的应用于海水淡化、电池隔膜、污水处理等领域；重离子育种创制了东北粳稻、东北大豆、棉花、中药材等兼具高产、性状好、抗病等新品种；与袁隆平团队合作，通过重离子诱变结合突变体靶向筛选技术，研创出低镉杂交稻及优质常规稻材料，并推广种植等等。

  不但在经济领域，在生命健康领域，重离子加速器也成为治疗实体肿瘤的尖端利器。

  我国全自主研发的首台重离子治疗装置位于武威重离子中心，迄今临研+临试+收治超1500个病例，治疗肿瘤50多种。“去年统计显示，治疗后5年生存率达到64.04%，远超我国现有常规放疗治愈率36%的水平。”

  夏佳文院士以大量病例的治疗前后对比展开介绍，一位45岁患者乳腺癌扩散到淋巴，用重离子装置无创治疗后肿瘤明显缩小，9个月后完全消散；81岁患者弥散性多点肺癌，全身发现50多个病灶，在武威重离子中心1天完成治疗，3个月复查，没治疗的肿瘤变小，治疗的肿瘤消散……

  “重离子治疗装置的优点就是剂量可集中释放，无创、高效。”夏佳文院士表示，第一代国产重离子治疗装置周长只有56.17米，小于欧洲的75米和日本的62.7米，但前进之路从未停止，他们团队创新了全球领先的Lattice结构等颠覆性技术，将装置的周长缩小至35米。这也代表着新一代装置占地面积更小，建设周期、造价及运维成本大幅度降低，让装置的推广应用更容易被市场接纳，“因为病人治疗的费用也会随之降低，所以我把它叫作新一代普惠型重离子治疗装置。”

  夏佳文院士介绍，首台套新一代普惠型重离子治疗装置已落户惠州重离子医学中心，计划2027年建成。目前，国产重离子治疗装置已在全国13个地市布局或建设，形成全国性产业链联盟，共有约200家企业。

  今年10月，国家原子能机构等十二部门印发《核技术应用产业高水平发展三年行动方案（2024-2026）》。该方案提出，到2026年，我国核技术应用产业自主创造新兴事物的能力明显提升，产业领域进一步拓展。围绕核技术在医学诊疗、农业育种、食品加工、材料改性、安检安保等重点方向或领域的应用，突破一批关键技术，建设一批创新平台，培育一批专精特新企业，力争核技术应用产业年直接经济产值达4000亿元，为传统产业转型升级注入强劲动能。

  中国科学院近代物理研究所全资子公司惠州科近泰基新技术有限责任公司已经落户惠东产业园，主要负责两大科学装置设备生产制造和安装。

  “未来还将追加投资，年产值将达到3.5亿元左右。”惠州科近泰基新技术有限责任公司总经理周伦才表示，当前公司正在建设新一代重离子治疗装置，后续还将承担中国科学院近代物理研究所产业化的推广项目。

  另一家服务两大科学装置的广东科近超导技术探讨研究院有限公司已落户惠东产业园，计划明年投产运营。该公司是我国唯一以加速器用超导技术研究为目的的研究型企业，主要为两大科学装置解决核心部件的研发、批量加工和测试问题，开展加速器用新材料、新工艺、新装备等的研发和工程化，促进在两大科学装置建设中积累的超导、低温工程技术的转化等。

  据介绍，两大科学装置建成投用后将吸引聚集约1500名科学家到惠州从事科研工作，更多的研究成果将从这里诞生。

  《粤港澳大湾区发展规划纲要》提出，要建设国际科学技术创新中心，打造全球科学技术创新高地和新兴产业重要策源地。作为大湾区重要节点城市，以两大科学装置等项目建设为抓手，惠州正积极参与大湾区国际科学技术创新中心建设，同时多措并举，全力打造大湾区科技成果转移转化首选地。