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光明网讯 7月21日,坐落于广东惠州的国家重大科技基础设施——强流重离子加速器装置(HIAF)顺利通过中国科学院组织的工艺验收,全面达成各项工程建设目标,正式进入试运行阶段,向原子核微观世界的前沿谜题发起冲击。
强流重离子加速器装置航拍图
作为探索原子核微观世界的国之重器,HIAF锚定三大核心使命: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。这台装置相当于一台超高能“离子超级加速器”,能将各类离子加速到极高速度,用高速离子束轰击原子核,一边拆解原子核内部的运行规律,尝试合成全新的超重元素,解开铀等重元素的宇宙起源谜题;一边模拟太空辐射、极端聚变等特殊环境,为重离子肿瘤治疗、特种新材料研发、先进核能技术突破提供关键实验支撑,覆盖航空航天、生物医药、能源安全等多个关键领域。
从技术架构来看,HIAF是全球首台采用“超导直线加速器+同步加速器+储存环”组合方案的先进重离子研究装置,既保留了超导直线加速器的高连续流强优势,又兼具环形同步加速器的高脉冲流强与高能量特性,从设计源头就站上了国际重离子装置的第一梯队。
强流重离子加速器装置增强器
中国科学院近代物理研究所副所长、HIAF总工程师杨建成介绍:“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。项目团队历经十六年集智攻坚,在强流束流动力学、核心关键技术方面取得了一系列突破,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。”
HIAF总工程师杨建成接受媒体采访
硬核技术突破直接转化为领先世界的性能优势。据了解,在工艺测试阶段,HIAF的氧离子、铋离子束流强度双双刷新国际纪录,较此前全球最高指标分别提升3倍和7.5倍;氧离子束实测单核子能量达到4.299吉电子伏,所有国家验收指标均达到并优于设计要求。验收专家组一致认为,HIAF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技术的跨越式发展。
尚未正式投入运行,HIAF的科研潜力已经显现。在实验终端测试阶段,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一批重要成果,高精度环形谱仪的原子核质量测量精度、低能核结构谱仪的核素寿命探测下限等指标均达到国际领先水平,验证了装置产出高水平科研成果的能力。
据悉,HIAF于2018年12月开工建设,2025年10月实现首次出束,此次通过工艺验收进入试运行,标志着这一大科学装置正式从建设阶段转向科研产出阶段。未来,它将为我国核科学前沿研究和重离子技术应用提供国际领先的实验平台,显著提升我国在重离子科学与技术领域的创新能力,助力打造具有全球影响力的重离子科学研究中心,在探索物质微观本质、服务国家战略需求的道路上迈出关键一步。(记者 焦子原)
