央广网北京7月21日消息（记者朱敏 刘玉蕾）今天（7月21日），位于广东省惠州市的国家重大科技基础设施建设项目——强流重离子加速器装置通过了工艺验收，标志着该装置达到所有工程建设目标，进入试运行阶段，开始投入科学研究。

强流重离子加速器装置航拍图

专家组认为，装置综合性能达到国际同类装置领先水平，实现了我国强流重离子加速器装置跨越发展。验收专家组一致同意强流重离子加速器装置通过工艺验收。什么是强流重离子加速器装置？它有哪些领先之处？建设过程中，攻克了哪些世界级难题？

在广东惠州，一个占地约500亩的国家级大科学装置建成，它全称为强流重离子加速器装置，简称为HIAF。这是世界上第一台超导直线加速器、同步加速器和储存环组合的先进重离子研究装置，结合了直线加速器的高脉冲流强和环形同步加速器的高能量特点。

中国科学院近代物理研究所副所长、HIAF总工程师杨建成指出，高流强是新一代离子加速器最核心的性能指标，要实现超高流强指标，面临一系列世界级的动力学难题和技术挑战。杨建成说：“我们面临两个难题，第一个是用非常大的配电功率，也就是功耗。第二个返回能量，也就是没有消耗的能量对电网的冲击。这两个难题是一直没有解决的。”

为了解决各类难题，团队在强流束流动力学、核心关键技术方面取得了系列突破，在高质量、高效率工程建设方面开创了大科学工程建设新范式。

比如：团队在国际上首次实现六维相空间填充注入，国际首创极高真空度大尺寸超薄壁骨架内衬真空室，自主研制国际低频段最高电压梯度油冷磁合金高频系统等等。基于这些创新技术，在HIAF束流工艺测试中，典型氧离子束与铋离子束流强指标均优于工程设计指标，并刷新了国际重离子束脉冲流强新纪录，分别将原国际最高指标提高了3倍和7.5倍。

杨建成说：“这样一个方案，将过去通常单平面相空间涂抹扩展到双平面，再加上我们的纵向，加起来是六维相空间图。这样一个新的方案能够将束流累积的增益，增益就是我们通常说的它的增长的倍数，能够提高至少50倍，甚至接近两个量级。”

强流重离子加速器装置增强器

创新性方案的提出耗费了团队8年的时间，但装置建设又抢回了时间。HIAF于2018年12月开工建设，2025年10月首次出束。团队创新发展了加速器全系统数字孪生与复杂电磁兼容一体化技术体系，使得HIAF实现16小时2公里束线全线贯通，创造了国际同类装置束流调试速度新纪录。杨建成说：“我们通过这样一个数字孪生体系，把整个工程在设备的加工安装、制造之前在电脑就完全装配了一遍。实际上，我们在电脑里首先呈现了一个完整的设备，把整个的数字孪生样机搭建起来以后，各个工厂加工的时候完全照着它来加工，拆解成不同的机械加工图或者设备联络图等等。每个系统直接照着我们的标准设计来做，最终集成整体，这样就做到了，没有任何干涉，而且它的加工精度非常高。”

重离子加速器不仅是探索基本相互作用、物质结构和宇宙演化的重要工具，也是研发关乎经济社会发展和国家安全先进核技术的平台。杨建成表示，强流重离子加速器装置将实现我国在重离子加速器领域的引领性地位。杨建成说：“这个装置有两个非常大的使命：第一个就是我们从兰州重离子加速器到强流重离子加速器，我们实现从过去紧跟、并行到跨越的引领。第二个使命就是我们建造在大湾区，非常重要的一个职能就是我们希望通过这样一个装置吸引全世界顶尖的科学家来开展相关的研究，特别是将来开展以我为主的国际合作研究。正式运行以后，我们将对全世界科学家开放。”

作为目前国际上指标领先的全离子加速器，强流重离子加速器将承担哪些前沿科学任务？又将在经济社会中发挥怎样的作用？

强流重离子加速器装置高精度环形谱仪

强流重离子加速器有三大科学目标：探索原子核存在极限、揭示核天体物理过程、推动核能开发和多学科应用。首先，探索原子核存在极限，一个具体的目标就是瞄准合成119、120号新元素，力争实现我国新元素合成“零”的突破。中国科学院近代物理研究所副所长、HIAF总工程师杨建成指出：“众多的科技强国都在这个领域竞争。我们中国在这方面还是有非常大的优势，首先我们兰州有一个装置也在合成，再加上HIAF，最大的优势就是我们有非常强悍的束流条件，意味着我们测到119和120号元素的概率非常大。为什么新元素的合成是这么重要？意义非常大的。大家知道我们过去元素周期表上是92号的铀元素，但实际上很多元素是后来合成的。比如钚元素的合成开启了人类用钚作为核燃料和原子弹燃料的序幕。如果我们能发现一个新的元素，这个新元素的寿命还比较长，那意味着它可能作为新的核能材料，或者是一些新的有特殊功能的材料。”

中国科学院近代物理研究所党委书记、副所长胡正国表示，在应用领域，强流重离子加速器将成为航天元器件的重要检测基地。胡正国说：“航天元器件甚至就是说小型的部件，宇宙射线与辐照当中的重离子和质子就可以把这些器件打坏，所有上天的器件或者重要的部件都要通过重离子做检测。那么，将来这个装置就是一个重要的检测基地，我们可以做到部件级，甚至到整星级，小卫星可以做这种现场的测试。”

与百姓更为接近的应用则是在癌症治疗领域。胡正国指出，重离子治疗、靶向药治疗是当前国际最前沿的癌症治疗方式之一，强流重离子加速器在这两个方面发挥独特优势。胡正国说：“我们产出的一系列技术，已经做小型化的重离子治疗的设备，很快会投入使用，大大提高性价比，我们争取把它做成真正的普惠性。像现在重离子治疗一个病人可能要20万，那么小型化之后会大大降低成本。同时，我们可以产出医用的阿尔法放射性同位素，这个同位素把它做成靶向药，它可以治疗扩散肿瘤，这个现在也是国际最前沿的治疗方式。”

在装置实验终端测试实验阶段，科研团队已在核质量测量、放射性束流产生、核结构研究、核材料辐照、高电荷态离子精密谱学等领域取得了一批具有国际影响力的重要成果，展示了各终端具备产出高水平科研成果的能力。但杨建成透露，他们的目标远不止于此。杨建成说：“这是非常好的一个开端，我们要走的路还很长。我们不光满足于现在建这样的装置，我们有更大的规划。我们要把这样一个装置为国家的经济社会，为国家科技前沿的突破发挥更大的作用。我们要真正把这个装置用起来，有众多的重大成果产出。”