引领大湾区科技创新!中科院两大科学项目在惠东建设

2020-07-14 16:18:43      来源:广东发布,南方+      作者:

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在粤港澳大湾区东端的惠州市惠东县黄埠镇,群山之巅,中科院两大科学装置项目装置区配套工程正加快建设。

在粤港澳大湾区东端的惠州市惠东县黄埠镇,群山之巅,中科院两大科学装置项目装置区配套工程正加快建设。

作为总投资约68亿元的“国之重器”,惠州在建的强流重离子加速器装置(HIAF)和加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)是“十二五”国家重大科技基础设施,也是国内为数不多的两个紧密相连的大科学装置“双子星”。在两大科学装置、广东太平岭核电等“巨无霸”项目引领下,惠州稔平半岛将崛起成为大湾区能源科技创新中心。

中科院惠州两大科学装置规划效果图。中科院近代物理研究所供图

中国科学院近代物理研究所负责人透露,HIAF项目将成为国际上脉冲束流强度最高的重离子加速器装置,CiADS项目将成为国际上第一个ADS(加速器驱动次临界系统)研究装置。预计2025-2026年建成投用后,将可集聚国内外约1500名科学家等科研人才。加上谋划中的其他项目,未来有望在惠州形成大科学装置集群,并逐步建成具有重大影响的国际核科学与技术研究中心。

治癌利器

重离子既可治疗肿瘤也可辐照育种

从惠州市区驱车向东南行驶约两个小时,便来到惠东县黄埠镇东头村附近。巍峨的大山顶上,有一个施工面积达81万平方米的“超级工程”。

自2018年启动建设以来,中科院两大科学装置项目装置区配套工程加快建设。施工单位项目经理熊益善介绍,该配套工程(土石方工程)目前已完成投资约4.65亿元,完成总量的85.9%。

中国科学院近代物理研究所副所长胡正国介绍,“十二五”时期国家优先安排的16项重大科技基础设施中的两项——强流重离子加速器装置(HIAF)、加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)就落户在这里。

“过去重离子加速器是世界上发达国家才具备的大科学装置,比如美国、日本、德国等。”专家介绍,在我国兰州也有一台重离子加速器装置,从重离子能量来看,排在全球第四、亚洲第一。位于惠州的HIAF建成后,将成为全球脉冲束流强度最高的重离子加速器装置。

早在2009年,中科院近代物理研究所就提出HIAF的概念设计并不断优化,同时对部分关键技术进行预研。此后,科研人员在全国范围内广泛踏勘调研,为HIAF和CiADS项目选址,最终在2014年选定广东省惠州市惠东县。

项目负责人介绍,HIAF项目2018年12月正式启建。这个建设周期7年的“国之重器”,将集成超导直线加速器和环形同步加速器最先进的技术。其系统包括强流超导离子源、超导直线加速器、增强器等;实验终端包括低能核结构谱仪、强流离子束辐照终端、放射性束流线、外靶实验终端等。

中国工程院院士、中国科学院近代物理研究所副所长夏佳文表示,在元素周期表上,比铁更重的元素,如金、银、铜以及铀,在宇宙中是怎么形成的,科学家还不清楚。建设强流重离子加速器主要是为了弄清楚类似的科学问题。“主要目标是解决原子核物理前沿科学问题,进一步研究原子核内部的结构、元素的起源和宇宙能量的起源。”

科学装置项目装置区配套工程建设现场。施工单位供图

“高大上”的重离子加速器,其实离日常生活并不遥远,其技术成果可在经济社会众多领域应用推广。

中科院近代物理研究所负责人介绍,被誉为“治癌利器”的医用重离子加速器可治疗肿瘤、杀死癌细胞,造福全社会。利用重离子辐照还可以育成玉米、甜高粱、马铃薯等农作物的新品种,培育特色农作物以及中药材、名贵花卉等经济作物的新品系。而精密筛分材料重离子微孔膜可广泛应用于电池隔膜、医疗、食品饮料、安全识别、防伪等行业领域。

能源“黑科技”

把核燃料“吃干榨尽”,提高利用率和安全性

强流重离子加速器装置的邻居,是另一个“国之重器”——加速器驱动嬗变研究装置(CiADS),而就在直线距离一两公里的山脚下,是在建的总投资估算约1200亿元的广东太平岭核电项目。

“CiADS是一个用于开发先进核能技术的基础实验平台,是加速器和反应堆的结合体。两个大科学装置都与核科学研究相关,建在一起,科研人才队伍可以共享,能够形成协同集聚效应。”参与项目选址的专家介绍,当初在全国各地考察选址,之所以“相中”惠州市惠东县黄埠镇,除了因为这里地质等条件符合要求,还考虑到可与核能等能源科技产业形成配套,促进园区化、集约化、集群化发展。

目前,惠州正加快打造石化能源新材料万亿级产业集群。两大科学装置特别是CiADS与能源科技紧密相关,未来还将联动先进能源科学与技术广东省实验室,努力突破能源领域的“卡脖子”核心关键技术。

中科院近代物理研究所负责人透露,CiADS建设周期为6年,将成为世界上首个兆瓦级加速器驱动次临界系统研究装置,将为未来商用的加速器驱动先进核能系统(ADANES)探索和验证可行、优化的技术路线。

早在2011年,中科院就批准实施A类战略性先导科技专项“未来先进核裂变能—ADS嬗变系统”。通过6年多艰苦攻关,在关键技术方面取得突破性进展,并不断优化完善CiADS的方案设计,为建成国际上首个ADS嬗变技术的集成验证装置打下坚实基础。

“这是一件‘吃螃蟹’的事情。”上述负责人说,商用的ADANES未来可使核电站燃烧的铀资源利用率大幅提升,最大程度“吃干榨尽”,而核废料的放射性寿命则可大幅缩短,是一种低排放、安全可靠、高性价比的新型核能系统。

夏佳文介绍,该装置通过将核废料放到一个特殊炉子里,再建造一个强流加速器产生很多中子,使核废料继续燃烧、继续发电,让核能真正变成绿色安全的能源。

围绕大科学装置建设,中科院近代物理研究所正在惠州下一盘大棋。胡正国介绍,未来计划对HIAF和CiADS进行升级,把两个装置有机结合在一起,形成一个新的、更大系统的核科学研究平台。

根据规划,中科院近代物理研究所将充分利用惠州在建重大科技基础设施及其升级计划,确立我国在核物理前沿及交叉领域研究的优势。将逐步培养集聚一批国际顶尖核物理科研团队及人才,最终形成在国际上具有重大影响的惠州国际核物理研究中心。

延伸

大科学装置支撑大湾区国际科创中心

大科学装置在全球范围内发挥着“科技航母”的关键作用,直接促进大批原始创新成果及核心关键技术的产生,最典型的就是欧洲核子研究中心(CERN)发明的互联网。

《粤港澳大湾区发展规划纲要》明确提出,支持重大科技基础设施、重要科研机构和重大创新平台在大湾区布局建设。环顾今天的大湾区,深圳、东莞、惠州、江门等地,国家重大科技基础设施和大科学装置加快布局,世界一流的重大科技基础设施集群呼之欲出。

目前,中科院已在广东布局散裂中子源、深圳大亚湾中微子实验站、江门中微子实验站、加速器驱动嬗变系统研究装置、强流重离子加速装置等多个大科学装置。

“粤港澳大湾区建设,需要大科学装置。”中国科学院院士、中国散裂中子源项目经理陈和生表示,随着大湾区建设,珠三角的大科学装置迅速增加,广东进入大科学装置黄金发展期。包括惠州在内,广东将成为国家大科学新中心。

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