廣東再添“國之重器”——強流重離子加速器裝置登場試運行

■強流重離子加速器裝置增強器。

■強流重離子加速器裝置航拍圖。

7月21日，位于廣東省惠州市的國家重大科技基礎設施建設項目——強流重離子加速器裝置（HIAF）通過了由中國科學院科技基礎能力局主持的工藝驗收，標志著該裝置完成所有工程建設內容，進入試運行階段，開始投入科學研究。

■采寫：新快報記者 陳慕媛

■圖片：中國科學院近代物理研究所提供

“它是‘離子大炮’，也是‘超級顯微鏡’”

驗收專家組由來自全國科研院所、高校等的8位院士、15位教授組成。專家組聽取了工程建設及性能工藝測試報告，審閱了工藝總結報告和有關材料，并進行了現場考察和質詢討論。

專家組認為，HIAF實現了強流重離子加速器和實驗終端方法和技術的全鏈條自主可控創新突破，經多輪性能測試，國家要求的驗收指標全部達到并均優于設計指標。HIAF綜合性能達到國際同類裝置領先水平，實現了我國強流重離子加速器裝置跨越發展。

“它是‘離子大炮’，也是‘超級顯微鏡’。”中國科學院近代物理研究所副所長、HIAF總工程師楊建成介紹：“高流強是新一代離子加速器最核心的性能指標，要實現超高流強指標，面臨一系列世界級的動力學難題和技術挑戰。項目團隊歷經十六年集智攻堅，在強流束流動力學、核心關鍵技術方面取得了系列突破，在高質量、高效率工程建設方面開創了大科學工程建設新范式。”團隊在國際上首次實現六維相空間填充注入，國際首創極高真空度大尺寸超薄壁骨架內襯真空室，創新研發變前勵全儲能電源新拓撲架構，自主研制國際低頻段最高電壓梯度油冷磁合金高頻系統，實現國際上最快的非諧振加速。

團隊還創新發展了加速器全系統數字孿生與復雜電磁兼容一體化技術體系，依托團隊自主研發的大規模加速器集群控制系統，HIAF實現16小時2公里束線全線貫通，創造了國際同類裝置束流調試速度新紀錄。

基于這些創新技術，在HIAF束流工藝測試中，典型氧離子束與鉍離子束流強指標均優于工程設計指標，并刷新了國際重離子束脈沖流強新紀錄，分別將原國際最高指標提高了3倍和7.5倍，氧離子束實測單核子能量為4.299吉電子伏，優于設計指標。

HIAF是世界上第一臺超導直線加速器、同步加速器和儲存環組合的先進重離子研究裝置，結合了直線加速器的高脈沖流強優勢和環形同步加速器的高能量特點。HIAF于2018年12月開工建設，2025年10月首次出束。

經了解，聚焦“探索原子核存在極限、揭示核天體物理過程、推動核能開發和多學科應用”三大目標，HIAF將為核科學前沿和重離子重大應用提供國際領先的研究平臺，顯著提升我國重離子科學與技術領域的創新能力，打造具有重大國際影響的重離子科學研究中心。

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“十四五”期間，廣東新增5個國家重大科技基礎設施

在去年底舉行的“‘十四五’廣東成就”系列主題新聞發布會上，廣東省科學技術廳透露，“十四五”期間，廣東新增國家重大科技基礎設施5個，已建成和在建達到10個，數量躍居全國前列。這初步了形成以信息、生命、材料、能源領域為主的世界一流重大科技基礎設施集群。

去年底舉辦的2025大灣區科學論壇上發布了中國科學院在粵重大科技基礎設施建設成效報告。中國科學院先后在廣東布局了10個重大科技基礎設施，加速器驅動嬗變、散裂中子源二期、先進阿秒激光設施、冷泉生態系統研究裝置、人類細胞譜系大科學研究設施等5個國家重大科技基礎設施正在建設。

這些大設施是支撐“加快打造原始創新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點”的“國之重器”，在支撐科技創新與產業創新融合發展、引領未來產業發展方面發揮著越來越重要的作用。

例如，中國散裂中子源累計注冊用戶9200余人，完成268家單位的2285項實驗課題，重點支持航空航天、高鐵船舶、新能源、磁性量子材料、高性能合金、高分子、信息材料等高科技領域的國家重大需求。江門中微子實驗站正式運行取數，成為國際上首個運行的超大規模和超高精度中微子專用大科學裝置。腦解析與腦模擬、合成生物學兩個大設施在2024年12月正式啟用后，已經開始在類腦智能、腦機接口、生物制造等領域發揮策源作用，為這些產業的培育壯大提供強勁動力。

■知多D

正在建設的國家重大科技基礎設施

●加速器驅動嬗變——開了“外掛”的“核燃燒爐”

加速器驅動嬗變研究裝置是國家“十二五”期間優先安排建設的重大科技基礎設施。它顯著提升我國在先進核能技術研發領域的研究水平和自主創新能力，探索安全妥善處理、處置核廢料的技術路線和工藝。

●散裂中子源二期——超級顯微鏡

中國散裂中子源以中子為“探針”，探究物質的微觀結構，小到蛋白質、DNA，大到航空發動機葉片、高鐵輪轂，于毫末細微之間，發現物質不為人知的奧秘。

2024年啟動的二期工程，將打靶束流功率提升5倍，新增9臺中子譜儀和國內首臺繆子實驗終端以及高能質子實驗終端。未來的它，實驗精度和速度將顯著提高，能夠測量更小的樣品、研究更快的動態過程。

●先進阿秒激光設施——超高速攝像機

阿秒是人類目前能夠掌握的最短時間尺度，1阿秒僅為一百億億分之一秒。阿秒激光像一臺“超高速攝像機”，用于捕捉運動極快的電子的“動態影像”，記錄它們的運動及其所決定的量子特性、磁性變化、化學反應和材料相變等現象。

●冷泉生態系統研究裝置——海底實驗室

冷泉生態系統研究裝置是我國自主研發的首個海陸結合的國家重大科技基礎設施，裝置規模和主要技術指標在國際上處于地位領先。深海原位長期載人駐留實驗技術可應用于建設不同譜系的深海駐留裝備，廣泛應用于深海油氣以及鐵錳結核等礦產資源開發、海底工程建設以及南海島礁資源及權益的維護等。

●人類細胞譜系大科學研究設施——高精度“導航圖”

人類細胞譜系大科學研究設施是粵港澳大灣區首個生命科學領域的國家級大科學裝置。解析細胞譜系被譽為揭示生命發育與演變奧秘、操縱生命活動的“鑰匙”，也是細胞命運轉變的高精度“導航圖”。