7月30日,國(guó)家重大科學(xué)工程蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)成功通過了國(guó)家驗(yàn)收,科學(xué)時(shí)報(bào)記者就此訪問了中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)、蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人詹文龍。 記者:蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)(HIRFL-CSR)項(xiàng)目工程的科學(xué)目標(biāo)是什么?
詹文龍:蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)是一項(xiàng)主攻基礎(chǔ)科學(xué)研究、同時(shí)兼顧應(yīng)用科學(xué)研究的重大科學(xué)工程,其科學(xué)目標(biāo)是:為我國(guó)開展強(qiáng)子物質(zhì)相互作用、極端條件下原子核性質(zhì)特別是放射性束物理、高離化態(tài)高Z原子物理、高能量密度物理(重離子驅(qū)動(dòng)慣性約束核聚變新能源前期研究)等基礎(chǔ)研究,以及重離子束在生命科學(xué)、材料科學(xué)、航天科學(xué)等交叉領(lǐng)域的應(yīng)用研究先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)條件和新的科學(xué)機(jī)遇,取得一批具有******的成果,促進(jìn)我國(guó)相關(guān)戰(zhàn)略高技術(shù)的發(fā)展,使我國(guó)在重離子物理及其交叉學(xué)科國(guó)際前沿領(lǐng)域的激烈競(jìng)爭(zhēng)中繼續(xù)占有一席之地,并實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
記者:能否介紹一下該工程建設(shè)有什么科學(xué)背景?
詹文龍:1988年,中科院近代物理研究所建成了我國(guó)臺(tái)大型重離子研究裝置——蘭州重離子加速器(HIRFL),不僅為我國(guó)的中能重離子物理基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究了重要的實(shí)驗(yàn)條件,而且標(biāo)志著我國(guó)的回旋加速器技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了國(guó)際先進(jìn)行列。該裝置1992年獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。1992年成立蘭州重離子加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,向外開放。
該裝置建成后,運(yùn)行效率不斷提高,近幾年每年運(yùn)行6000個(gè)小時(shí)左右。20年間,來(lái)自多家科研單位、高等院校以及國(guó)外實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家,利用該裝置的多種不同種類和不同能量的重離子束流,完成了數(shù)百項(xiàng)物理實(shí)驗(yàn),取得了以新核素合成和研究為代表的具有******的重要成果,顯著提高了我國(guó)在國(guó)際核物理學(xué)界的學(xué)術(shù)地位,并在其前沿領(lǐng)域的激烈競(jìng)爭(zhēng)中占有了一席之地。
為使我國(guó)中能重離子物理研究繼續(xù)在部分前沿領(lǐng)域保持國(guó)際先進(jìn)性,同時(shí)深入開展重離子治*等應(yīng)用研究,近代物理研究所和蘭州重離子加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過5年多的預(yù)研及反復(fù)論證,并結(jié)合我國(guó)國(guó)情,提出了在HIRFL上擴(kuò)建多用途重離子冷卻儲(chǔ)存環(huán)(CSR),即建設(shè)HIRFL-CSR工程的計(jì)劃。經(jīng)過多次論證,HIRFL-CSR作為國(guó)家“九五”重大科學(xué)工程,于1997年6月經(jīng)國(guó)務(wù)院科技領(lǐng)導(dǎo)小組審議通過,2000年4月國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)開工建設(shè)。
記者:能否舉一些實(shí)例說(shuō)明工程建設(shè)的科學(xué)意義?
詹文龍:放射性束及核物質(zhì)性質(zhì)研究——物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和束縛機(jī)制是什么?恒星的演化和命運(yùn)是什么?我們每天消耗的能量從哪里來(lái)?這些重要的、看似毫不相關(guān)的問題都和原子核密切相關(guān)。在實(shí)驗(yàn)室,尋找這些問題答案的途徑就是核—核碰撞。HIRFL-CSR是國(guó)際上研究這些問題為數(shù)不多的裝置之一,它所的束流種類、能量和強(qiáng)度可以為人類了解核子之微和宇宙之巨良好的實(shí)驗(yàn)條件。
高精度質(zhì)量測(cè)量——質(zhì)量是物質(zhì)基本的性質(zhì)。原子核質(zhì)量的測(cè)量,能核結(jié)構(gòu)的本質(zhì)信息,深化人們對(duì)核物質(zhì)的了解,對(duì)自然科學(xué)各領(lǐng)域都有重要意義。實(shí)驗(yàn)環(huán)(CSRe)既是一個(gè)冷卻儲(chǔ)存環(huán),也是一個(gè)超高靈敏度、高精度磁譜儀,測(cè)量原子核(特別是短壽命的放射性核素)的質(zhì)量是其主要設(shè)計(jì)目的之一。2007年底,在CSRe上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了等時(shí)性模式下的質(zhì)量測(cè)量,使蘭州重離子加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成為國(guó)際上繼德國(guó)重離子研究中心(GSI)之后**家具備這種能力的實(shí)驗(yàn)室。
重離子治*——與常規(guī)射線相比,重離子束在物理學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上具有一系列獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),適宜于**未擴(kuò)散的局部腫瘤,在國(guó)際上被譽(yù)為21世紀(jì)理想的放療用射線。
HIRFL-CSR的建成,大大提高了我國(guó)先進(jìn)離子加速器物理及技術(shù)和核物理及相關(guān)學(xué)科的國(guó)際地位,使蘭州重離子加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成為國(guó)際上重要的重離子研究中心,增強(qiáng)了我國(guó)在重離子物理及其交叉學(xué)科國(guó)際前沿領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。
記者:能否簡(jiǎn)要介紹一下該工程主要具有哪些**點(diǎn)?
詹文龍:HIRFL-CSR是我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的臺(tái)規(guī)模大、能量高、加速粒子種類多的重離子同步加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)系統(tǒng)。其突出的**點(diǎn)是,高品質(zhì)同步環(huán)和大接受度實(shí)驗(yàn)環(huán)雙環(huán)運(yùn)行,并配以空心電子束冷卻,大幅度提高了束流累積效率、重離子束的能量、流強(qiáng)和束流品質(zhì),使一些極端條件下的高精度測(cè)量成為可能。工程建設(shè)者們攻克了一系列技術(shù)難關(guān),采用獨(dú)特的技術(shù)路線,創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了變諧波同步加速和雙回旋加雙冷卻儲(chǔ)存環(huán)的組合運(yùn)行模式;在世界上**研制成功空心電子束冷卻裝置,實(shí)現(xiàn)了空心電子束對(duì)重離子束的冷卻;成功產(chǎn)生了放射性次級(jí)束,注入實(shí)驗(yàn)環(huán)進(jìn)行了高精度質(zhì)量測(cè)量。工程建設(shè)堅(jiān)持自主**,自行研制的設(shè)備超過70%,其中,10~12mbar大型超高真空系統(tǒng)、高性能網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化控制系統(tǒng)和納秒量級(jí)大功率Kicker電源等高難度系統(tǒng)的主要性能達(dá)到了世界同類裝置的先進(jìn)水平,形成了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)儲(chǔ)備,促進(jìn)了我國(guó)相關(guān)高新技術(shù)的發(fā)展。
記者:這臺(tái)裝置在國(guó)際上占什么位置?國(guó)際同行如何評(píng)價(jià)該裝置呢?
詹文龍:HIRFL-CSR與德國(guó)GSI的重離子冷卻儲(chǔ)存環(huán)同屬于的大型核物理實(shí)驗(yàn)裝置。
HIRFL-CSR工程所取得的成就引起了國(guó)際同行的極大關(guān)注。德國(guó)GSI主管加速器的前任所長(zhǎng)、HIRFL-CSR工程國(guó)際顧問委員會(huì)主任N. Angert先生高度贊揚(yáng)CSRe在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了等時(shí)性模式次級(jí)束質(zhì)量測(cè)量,并說(shuō),GSI的ESR是在工程驗(yàn)收幾年之后才試驗(yàn)了這種等時(shí)性模式;美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室的鄧昌黎先生說(shuō),HIRFL-CSR是一個(gè)高難度的包括電子冷卻的全離子加速器裝置,完成得非常漂亮;GSI鑒于HIRFL-CSR的成功建造,邀請(qǐng)近代物理所承擔(dān)其總投資約12億歐元的重大國(guó)際合作項(xiàng)目——國(guó)際反質(zhì)子與離子加速器(FAIR)大科學(xué)工程磁鐵、真空、注入引出系統(tǒng)大批設(shè)備的研制任務(wù)。
記者:該工程投資及其性價(jià)比如何?它的建設(shè)對(duì)高技術(shù)發(fā)展有哪些帶動(dòng)作用?
詹文龍:HIRFL-CSR工程國(guó)家投資約2.9億元。毫不夸張地說(shuō),該工程建設(shè)以很少的投資,創(chuàng)造了國(guó)際同類裝置的高性價(jià)比。
這項(xiàng)工程為實(shí)現(xiàn)我國(guó)大型先進(jìn)醫(yī)療裝置——重離子治*專用加速器的產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。工程建設(shè)中用70%的經(jīng)費(fèi)自行研制出的絕大部分設(shè)備都在加工,絕大部分由西部企業(yè)承擔(dān),推動(dòng)了我國(guó)特別是西部企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,培養(yǎng)和造就了一支勇于和善于**的高素質(zhì)人才隊(duì)伍。
記者:你原來(lái)是該工程項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人,2007年12月你出任了中科院副院長(zhǎng),其中包括分管大科學(xué)裝置工程等工作,能否介紹一下目前中科院還有哪些在建或?qū)⒊薪ǖ膰?guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目?
詹文龍:在國(guó)家發(fā)改委的支持下,中科院先后承擔(dān)建設(shè)了北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)等多項(xiàng)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。經(jīng)過近20年的建設(shè)與運(yùn)行,中科院已經(jīng)形成了一支老中青結(jié)合,以青年科技骨干為主的高水平的大科學(xué)工程建設(shè)與運(yùn)行管理隊(duì)伍,在依托大科學(xué)裝置開展科學(xué)研究方面已取得了若干具有重大國(guó)際影響的成果。
中科院在組織承擔(dān)國(guó)家大科學(xué)工程建設(shè)過程中,始終堅(jiān)持需求導(dǎo)向,充分體現(xiàn)戰(zhàn)略性和前瞻性,既著眼于近期國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家**對(duì)科技進(jìn)步的急迫需要,也考慮國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和科技進(jìn)步的需求。國(guó)家戰(zhàn)略需求導(dǎo)向和科技**需求相結(jié)合,自主建設(shè)與國(guó)際合作相結(jié)合,設(shè)施建設(shè)與科研工作及人才培養(yǎng)相結(jié)合。
中科院在建國(guó)家大科學(xué)工程項(xiàng)目包括:大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(LAMOST),承建單位為國(guó)家天文臺(tái),開工時(shí)間為2000年;北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)二期工程(BEPC II),承建單位為高能物理研究所,開工時(shí)間為2004年5月;上海同步輻射光源(SSRF),承建單位為上海應(yīng)用物理研究所,開工時(shí)間為2004年12月;中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù),承建單位為昆明植物研究所,開工時(shí)間為2004年12月;武漢國(guó)家生物**實(shí)驗(yàn)室(P4),承建單位為武漢病毒研究所,開工時(shí)間為2005年5月;東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測(cè)子午鏈(子午工程),承建單位為空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心,開工時(shí)間為2008年1月;強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置,承建單位為合肥物質(zhì)科學(xué)研究院,開工時(shí)間為2008年5月。中科院擬承建的國(guó)家大科學(xué)工程項(xiàng)目包括:航空遙感系統(tǒng),擬承建單位為電子學(xué)研究所;2500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(FAST),擬承建單位為國(guó)家天文臺(tái);海洋科學(xué)綜合考察船,擬承建單位為海洋研究所;蛋白質(zhì)科學(xué)研究設(shè)施,擬承建單位為上海生命科學(xué)研究院;散裂中子源,擬承建單位為高能物理研究所。
**關(guān)鍵詞:重離子、加速器、冷卻儲(chǔ)存
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