惠州强流重离子加速器全线贯通在即:打造大湾区核科学“国之重器”新高地

广东惠州,青山绿水之间,一组红墙建筑低调伫立。这里是强流重离子加速器装置(HIAF)的所地。4个多月前,这座大科学装置完成调试,束流实现全线贯通,标志着中国在重离子加速器领域迈入世界前列。 一、从跟跑到领跑:17年技术突围 HIAF的建设历程,是一段以自主创新为主线的技术突围史。 2008年,中国科学院近代物理研究所提出建设HIAF的设想。彼时,国内有关领域的技术路线仍以借鉴国际成熟经验为主,自主创新的空间尚未充分打开。时任项目总工程师、近代物理研究所副所长杨建成力排众议,坚持走自主设计之路,鼓励团队以原创方案应对技术挑战。 此后数年间,团队相继攻克第四代离子源、超导直线加速器、快循环同步加速器等核心技术难题,提出诸多具有自主知识产权的创新方案,在多项硬件指标上实现国际领先。其中,"数字孪生驱动"大科学工程建设新模式的引入,尤为关键。借助这个模式,团队高效梳理了6000余台套大型工艺设备、约500万个零部件及总长超过100万米的工艺管线综合排布,将装置安装周期从国际惯例的两至三年大幅压缩至8个月,创造了大科学工程建设的新纪录。 然而,技术攻关之外,推动创新落地同样充满挑战。"你要说服很多人,让大家相信一项创新技术真的能用上去。"杨建成坦言,这一过程耗费了团队大量精力。最终,一系列创新方案被正式写入工程设计并成功实施,印证了自主创新路线的正确性。 ,HIAF建设地点选在惠州,而非近代物理研究所的传统基地甘肃兰州,这使得团队不得不长期异地作战,管理半径大幅拉长,协调难度成倍增加。7年间,科研人员频繁往返于西北与岭南之间,以艰苦奋斗的精神支撑起这一跨地域的重大工程。 二、"重离子大炮":探索微观世界的利器 HIAF全长约2公里,能够将重离子加速至接近光速,以极高能量轰击目标原子核,在极小空间内制造出极端的温度、压力与能量状态,为科学家提供探索原子核微观结构的独特实验条件。 "能量越高、流强越大,探索微观世界的能力就越强。"杨建成以"大炮"作比,形象阐释了这一装置工作原理与科学价值。HIAF不仅能够大幅提升实验效率,使原本需要长期积累的实验得以快速准确完成,更在多个前沿方向上具有不可替代的作用。 在基础科学领域,HIAF将为新元素合成、原子核性质研究、核结构探索及天体演化机制分析提供关键实验平台,有望推动人类对物质基本构成的认知迈上新台阶。在应用领域,该装置在重离子肿瘤治疗、新型医用同位素药物研发及空天辐射环境模拟诸上同样具有重大前景,有望为生命健康与国家战略需求提供直接支撑。 三、面向全球开放:国际化科研平台的战略定位 HIAF的建设,不仅是中国大科学装置领域的重要突破,也是推动国际科学合作的重要举措。 按照规划,HIAF将面向全球科学家开放,设立用户委员会,从全球申请中遴选优质实验项目,以竞争性机制保障资源的高效利用。参照近代物理研究所兰州装置的运行经验,每年申请使用时长超过两万小时,而实际可提供的仅有数千小时,供需矛盾十分突出。HIAF建成后,这一竞争态势预计将更加剧,也从侧面印证了国际科学界对该装置的高度期待。 目前,HIAF核心系统指标已全面达标,测试实验陆续开展,正等待进一步验收。科学家申请通道虽尚未正式开启,但来自国内外的预约需求已纷至沓来。与此同时,面向公众的开放日活动也已提上日程,届时将有更多普通民众走进这座科学殿堂,近距离感受大科学装置的魅力。 四、大湾区科创版图的重要拼图 从更宏观的视角审视,HIAF的建成投用,是国家推进粤港澳大湾区国际科技创新中心建设的重要组成部分。 HIAF与同在惠州建设中的加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)共同构成大湾区重大科技基础设施集群的核心支撑,将有力提升该区域在核科学、材料科学、生命科学等多个领域的原始创新能力,为大湾区打造具有全球影响力的科技创新高地奠定坚实基础。

HIAF的建成展现了我国科技工作者长期坚持的成果,也表明了国家在基础研究领域的战略布局;随着这类大科学装置的投入使用,我国正稳步迈向科技强国。如何起到这些"国之重器"作用,推动原创性科技突破,将成为未来发展的重要课题。