這倆「國之重器」要放大招！助力打造國際核科學中心
2020-07-10 科學網作者：任芳言
加速器驅動嬗變研究裝置（CiADS）和強流重離子加速器（HIAF）施工現場。圖片來源：中科院近代物理研究所
粵港澳大灣區東部，一塊近1平方公裡的地塊在山海間格外顯眼。在惠州市惠東縣黃埠鎮，兩大國之重器將在群山之巔嶄露頭角。這裡是國家重大科技基礎設施「十二五」建設項目——加速器驅動嬗變研究裝置（CiADS）和強流重離子加速器裝置（HIAF）（下稱兩大科學裝置）的施工現場。
建設現場，一條長百餘米、深數米的半地下隧道豎條坑頗顯氣勢。未來，一座全長350米的超導直線加速器將在此落成，它將與高功率散裂靶、次臨界反應堆一道，組成CiADS完全體，為驗證嬗變原理、解決核廢料處置問題鋪路。
CiADS不遠處，是HIAF所在地。借無人機俯瞰現場，已能看清同步加速器圓環的大致位置。核科學研究中，新核素的鑑別、重元素如何產生等問題一直未解，HIAF的落成，有望幫科學家找到答案。
2018年年底開工至今，項目的場地配套工程已進入尾聲。按規劃，兩大科學裝置將於2025-2026年建設完畢。
向重大、看前沿，同時開建的經濟帳
《中國科學報》從中科院近代物理研究所（下稱近物所）獲悉，目前，兩大裝置處於工程設計及施工階段，主體工程將於下半年進場施工。
其中，CiADS的超導直線加速器預研樣機已實現30千瓦束流持續100小時的穩定運行，目前正向100千瓦邁進。HIAF主電源、磁鐵和真空管道等關鍵部位的樣機研製已基本完成，即將進入批量生產。
這兩個大傢伙為何要一起建？近物所副所長、研究員胡正國表示，兩大裝置同時開建，部分技術力量、設施可以共用，不但能節約資源成本，且有利於未來打造加速器集群。「CiADS和HIAF都是核科學領域的大裝置，我們的目標是把兩者集合在一起，形成新的大科學工程。
「兩大裝置技術方面有一些接口是重合的，都有加速器部分，但它們各自的物理目標不一樣」，HIAF總工程師、近物所研究員楊建成告訴《中國科學報》，CiADS瞄準核廢料處理處置研究，面向國家重大需求，HIAF則更側重核科學前沿基礎研究。
前積澱、後發力，為乏燃料處理鋪路
建成後，CiADS將成為世界上首個兆瓦級加速器驅動次臨界系統研究裝置。CiADS總工程師、近物所研究員何源告訴《中國科學報》，加速器驅動次臨界系統（ADS）是核廢料處理公認的可行技術路徑，能在短時間內降低乏燃料放射性，並從中分離出有用元素加以利用。
處於次臨界狀態時，CiADS的安全性也得以保證。加速器從外界為反應堆供能，當中子輸送停止時，反應堆即刻停止反應，堆內產生的新中子少於湮滅掉的中子，進入次臨界狀態。
但迄今為止，還不曾有驗證這一路徑的先例。加速器和反應堆同為20世紀原子能領域的重要成果，二者間技術差異大，再將之與散裂靶耦合，難度極高。對CiADS建設團隊來說，單加速器一項，就需要將能量25兆電子伏特、長度20米的樣機放大，能量要到500 兆電子伏特、長度要達200米，且保證輸出可靠、安全合規。
團隊的底氣源於積累。2017年，近物所完成了中科院A類先導專項「ADS嬗變系統」的研究工作，國際首臺ADS超導直線加速器前端示範樣機、顆粒流散裂靶樣機、針對鉛鉍反應堆開發的耐輻照和腐蝕材料等一系列重大突破性成果為CiADS的建設打下良好基礎。
一批新生科研力量也因此迅速成長。參加先導專項的隊伍中，有近四百人成為建設CiADS的中堅力量。
「我們知道什麼是困難，並知道怎麼去解決它。」在何源看來，這是整個團隊的信心所在。
拓新路、創亮點，造一方核科學重地
按指標，建成後的HIAF可以產生極端遠離穩定線核素，且能對其進行精確測量。為此，HIAF需要提供穩定且高能的重離子束流，束流能量最高可達4.25吉電子伏特。
「HIAF的定位是建國際一流的重離子研究裝置，建之前我們就想清楚，要達到一流、有自己特色，那就必須通過技術創新來實現。」楊建成表示。為完成裝置建設，快循環脈衝電源、陶瓷內襯薄壁真空室等一系列特色技術應運而生。
早在項目籌備初期，研究團隊就摸了一遍國際同行的底。
「快循環加速器的管道一般都是金屬的，產生的渦流會導致粒子丟失」，楊建成告訴記者，這是國際上所有加速器都要克服的問題。
為此，項目組另闢蹊徑，用一節一節的陶瓷環支撐不鏽鋼真空室。僅有2-3毫米薄的陶瓷內襯強度夠高、柔韌性也很好，不導電也不會產生渦流。為了解決束流管壁的阻抗問題，項目組還為陶瓷內襯鍍上了微米級別的膜。
這套屢屢創新的方案表現不俗，楊建成表示，樣機已驗證陶瓷室真空度可達10-10帕，「真空一抽，不鏽鋼薄壁會緊緊壓到陶瓷環上」。
再過幾年，CiADS和HIAF將在惠州落成，成為核科學研究的一方重地。胡正國表示，「我們建設大科學裝置，要在實現科研目標的同時發揮它的效益，未來，兩大科學裝置將與先進能源科學與技術廣東省實驗室聯動，打造粵港澳大灣區乃至國際上重要的核科學中心。」
相關焦點
-
廣東惠州打造「國之重器」兩大科學裝置助力大灣區建設
（央廣網記者 陳越 攝）央廣網惠州11月4日消息(記者何偉奇 陳越)11月4日下午，記者隨「新發展新作為新惠州」主題採訪團來到廣東省惠東縣稔平半島能源中心，中科院兩大科學裝置「強流重離子加速器(HIAF)」和「加速器驅動嬗變研究裝置(CiADS)」正在這裡建設中。兩大科學裝置建成後，有望形成國際領先的核物理研究中心，助力粵港澳大灣區建設國際科技創新中心。 -
「世界泵王」助力科學界「國之重器」——世界最大地震模擬設施建設
「世界泵王」助力科學界「國之重器」——世界最大地震模擬設施建設 2020 -
鄭麗香:用心守護數據,成就「國之重器」
「五一」國際勞動節前後，《南方》雜誌推出「致敬南粵工匠」系列報導，傾聽一線南粵工匠們的精彩故事，追尋「工匠精神」的南粵特質，以榜樣的力量引領更多產業技術工人前行。《鄭麗香：用心守護數據 成就國之重器》視頻 她是海量數據的「採集員」「管理員」，她是同事眼裡的「空中飛人」，她是業界的「行業標杆」，她就是工業和信息化部電子第五研究所數據中心數據工程部部長鄭麗香。 -
惠州「國之重器」又有重大進展,中科院兩大科學裝置總部區開建
惠州的兩個「國之重器」建設提速，繼裝置區去年底在惠東縣開工建設後，項目總部區今天在惠城區開工建設了。12月26日，中科院兩大科學裝置項目總部區暨先進能源科學與技術廣東省實驗室總部區工程開工動員會在惠州市惠城區河南岸街道河橋片區舉行。惠州市政府副市長馮起忠參加活動並宣布中科院兩大科學裝置項目總部區工程動工建設。 -
華科大國家脈衝強磁場科學中心的「國之重器」 世界最好的脈衝強...
湖北就有一座世界上最好的脈衝強磁場設施——位於華中科技大學的國家脈衝強磁場科學中心，它是教育部直屬高校首個國家重大科技基礎設施，是強磁場科學、技術及應用研究的國家級大科學平臺，是物理、化學、材料和生物醫學等多學科領域科學研究的「國之重器」。 -
被譽為「國之重器」中科院兩大科學裝置落戶廣東惠州
圖為正在動工建設的中科院兩大科學裝置施工現場 宋秀傑 攝記者11月6日從廣東省惠州市惠東縣委宣傳部獲悉，中科院兩大科學裝置已落戶該縣稔平半島能源中心，目前已動工建設，預計在2026據介紹，中科院兩大科學裝置為「加速器驅動嬗變研究裝置(CiADS)」與「強流重離子加速器裝置(HIAF)」，被譽為「國之重器」，是「十二五」國家重大科技基礎設施，具有重要戰略意義。預計投資68億元，建成後將成為所在領域國際領先水平的大科學裝置，將吸引約1500名海內外科學家到惠州從事科研工作，在能源等領域產生大量的原創性科研成果。 -
民族脊梁「國之重器」
今天來聊聊我們國家哪些大學盛產為國貢獻的科學家，他們負責的項目都可以稱之為國之重器，我們國家和民族的崛起離不開他們的奉獻和努力，以前總是有人說清華北大是美國人的，我還不信，今天終於信了。還有很多，在這就不一一列舉 -
(原創)<<華北克拉通破壞>>是「國之重器」？
<<華北克拉通破壞>>哪裡是什麼「國之重器」，朱日祥院士進行「快樂科研」的唯一目的就是為了獲獎。 -
航空工業氣動院：赤子丹心 為「國之重器」保駕護航
5月24日，隨著最後一次流場噪聲測量試驗結束，由航空工業氣動院自主研發的「國之重器」——FL-62風洞順利完成了首次型號試驗。試驗數據顯示，風洞的流場品質和標模測力試驗數據均達到了國際先進指標。FL-62風洞作為國際上最先進的大型連續式跨聲速風洞之一，實現了我國大尺寸跨聲速風洞從暫衝式向連續式的跨越。 -
打造國之「重器」魏奉思院士寄望深圳建設「數字空間」
24號上午，在深圳人才公園求賢閣，中國科學院院士魏奉思在第二十八期院士講堂上作《建設「數字空間」，打造「空間大腦」》主題演講，分享了上述令中國科學家們自豪的觀點。講座上，他向聽眾介紹了數字空間概念及其相關研究應用，指出中國在天空領域建設「數字空間」，有望成為國之重器，助力中國在高端前沿領域實現彎道超車。 -
FL-62風洞設備:一個來自瀋陽智造的「國之重器」
近日，中國航空工業空氣動力研究院（以下簡稱「氣動院」），自主研發的「國之重器」-FL-62風洞設備，在瀋北新區的測試場地完成主壓縮機最大轉速的測試，這是我國第一座大型連續式跨風速風洞，實現了我國大尺寸風洞從暫衝式向連續式的跨越。 -
又一「國之重器」建成!給你的生活帶來這些改變→
這是中國首臺、世界第四臺脈衝型散裂中子源，它的建成填補了國內脈衝中子應用領域的空白。△中國散裂中子源靶心全貌這是一臺什麼樣的科學裝置？中國散裂中子源是由中國科學院與廣東省共同建設的大科學裝置，它通過直線加速器和環形加速器將質子束增加至16億電子伏的能量後引出，撞擊鎢靶產生中子。 -
服務「國之重器」!「顯微世界超級放大鏡」配套工程今開建
為保障「國之重器」的運行，今天，在北京懷柔科學城，由北京建工六建集團承建的中國科學院高能物理研究所高能同步輻射光源配套綜合實驗樓和用戶服務樓項目破土動工，正式進入基礎施工階段。提起高能同步輻射光源，用「國之重器」形容絕不為過。 -
天津日報數字報刊平臺-津版「國之重器」 提升「衛藥」科技內涵
「這是液相小瓶，裡面裝的是中藥材樣本提取液。現在很多中成藥採用多基原中藥材入藥，就算同一個植物的不同部位，有效成分含量也有差異，通過我們的分析測定確定有效成分含量，達到質量控制的目的。」楊文志說。 （下轉第3版） （上接第1版） 「在推進京津冀協同創新中，組分中藥國家重點實驗室以現代中藥前沿技術和共性關鍵技術轉移轉化為重點，通過技術革新研發和培育具有國際競爭力的大品種，提升『衛藥』科技內涵，支撐天津和京津冀中藥產業升級、可持續發展。」 -
國之重器,湖南印記!
「華龍一號」全球首堆併網成功，標誌著我國打破了國外核電技術壟斷，正式進入核電技術先進國家行列，這對我國實現由核電大國向核電強國的跨越具有重要意義，同時也進一步增強了「一帶一路」沿線國家對華龍一號的信心。 -
探訪天津中醫藥大學組分中藥國家重點實驗室:津版「國之重器...
「這是液相小瓶，裡面裝的是中藥材樣本提取液。現在很多中成藥採用多基原中藥材入藥，就算同一個植物的不同部位，有效成分含量也有差異，通過我們的分析測定確定有效成分含量，達到質量控制的目的。」楊文志說。「在推進京津冀協同創新中，組分中藥國家重點實驗室以現代中藥前沿技術和共性關鍵技術轉移轉化為重點，通過技術革新研發和培育具有國際競爭力的大品種，提升『衛藥』科技內涵，支撐天津和京津冀中藥產業升級、可持續發展。」 -
懷柔區服務保障「國之重器」運行高能同步輻射光源配套項目開工
為服務保障「國之重器」——高能同步輻射光源的運行，近日，高能同步輻射光源配套綜合實驗樓和用戶服務樓項目破土動工，正式進入基礎施工階段。中國科學院高能物理所所長王貽芳出席開工儀式並致辭。 -
我國研製出「國之重器」，世界各國爭相對中國拋橄欖枝
不過隨著時代的發展，經過一代代科研人員努力，現在有一個非常好的消息出現了，那就是我國現在有了技術上的突破，我國成功研製出「國之重器」，世界各國爭相對中國拋出橄欖枝，實際上「國之重器」就是一個垂向加載重量達上千萬噸的一個大型工程結構實驗設備。 -
國之重器下水，成功讓我國向著海洋強國更進一步
而人靠衣裳馬靠鞍，想能夠儘可能的多了解生命之母海洋的奧妙，那麼優秀的科研設備自然是必不可少的，而在高精度的研究設備上，我國一直以來都沒有處於國際領先的地位，大多數的研究用具還需要從國外進口，大大延緩了我國對海洋的探索進度，就以高清探頭為例，由於海洋深度導致的強大水壓，國內生產的探頭無法承載這樣大的壓力，因此就不得不耗費大量的資金去向國外採購。 -
護航大國重器嫦娥五號著陸月球!蘇州智造助力「飛天攬月」
蘇州企業東菱振動研發的大推力振動臺、蘇州同元軟控的「工業智能化設計、仿真平臺」為護航「大國重器」的「飛天攬月」注入了「蘇州智造」的動力。 眾所周知，很早以前太空探測器到了太空，遇到的問題都是應用遙測技術進行數據回傳、監測，「如今有了這套系統，效率和精確度都更高了。」周凡利說。