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十六年攻关 我国重离子加速器装置达世界顶尖水平

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十六年攻关 我国重离子加速器装置达世界顶尖水平

7月21日上午,惠州那边强流重离子加速器装置宣告顺利通过工艺验收,正式迈入试运行,面向全球科研人员开放。这台耗了十六年集智攻关、多项技术全球首创的大国重器,终于落成,同时也是国内迄今规模最大的重离子加速器。

说说这装置名字里的道道,“重离子”便是碳、铀这类重原子去掉电子后的带电粒子,“强流”则是一口气打出千亿级粒子,密度极高。说白了,这就是能发射千亿级微观炮弹的特大科学装置,能让各种离子加速到近乎光速。在实验室,它能够复刻恒星能量爆发、宇宙诞生初期的极端条件。这项成就既能助人探索物质底层原理,也能惠及医疗、航天、核能、农业等众多行业。

装置最亮眼之处在于脉冲重离子束流强度达到世界顶水准。实测表明,氧离子、铋离子束流强度双双刷新国际纪录,与此前全球最高纪录比分别增长了三倍和七点五倍。原先要花数年才能完成的实验数据,如今短短几个小时就能搞定,科研效率实现飞跃性提升。

这份世界领先的优势,得益于十六年全链条国产化突破,六大世界级核心技术全部自主创新。创造了世界首个超薄壁极高真空室,真空程度好过月球表面;研发成功的第四代超导离子源,是制造千亿级微观炮弹的核心;国内首款全超导重离子直线加速器,在零下二七一摄氏度的超低温下对离子近乎无损地加速;独创的快循环全储能脉冲电源,使加速时间从秒压缩到毫秒;攻破海外封锁的高梯度油冷磁合金高频系统,为加速核心供能;自主研发的智能集群控制系统,仅用十六小时贯通两公里超长束线,创下同类装置束流调试全球最快纪录。

整个装置束线全长两公里,安装了六千台套大型设备、五百多万个零部件,能加速从氢到铀的所有离子,能量覆盖范围很广。HIAF不仅钻研前沿基础研究,也藏着服务民生的实用价值。比如,助于搜寻超重新元素,解开宇宙金银等重元素起源之谜;能模拟太空辐射环境,为航天器、核电材料做抗辐照性能测试;还能支援重离子治癌、医用同位素新药研发;另外,采用离子辐照技术培育高产农作物、延长食品保鲜期,也可为可控核聚变新型能源探索提供关键助力。

验收专家组一致评定,装置所有建设目标圆满达成,多项核心性能参数超越设计标准,综合性能跻身国际顶尖水准。

过去,高端重离子科学装置长期被少数西方国家把控。十六年间,我国科学家攻克了无数技术难关,成功打破海外技术封锁,使中国稳居全球重离子科研第一梯队。这台扎根粤港澳大湾区的国之重器,既是探索宇宙物质本源的前沿平台,也是我国掌握核科学领域自主话语权的坚实后盾。

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