湾区“源”动力 大科学装置筑牢未来之基

散裂中子源带动了一系列重大科研创新成果在松山湖诞生。孙俊杰黄政正摄

十多年前，东莞率先在松山湖布局大科学装置，埋下了源头创新的种子，推动松山湖逐步构建起“源头创新、技术创新、企业培育、成果转化”全链条创新体系，并带动了一系列重大科研创新成果在松山湖诞生。

如今，巍峨山脚下，一个坐落于山林间的重大科技基础设施集群呼之欲出，世界一流的大科学装置成为松山湖科学城“四梁八柱”中无可替代的坚实支撑，不断提升着科学城的创新能级。

撰文：张珊珊陈启亮

“国之重器”迎来产业化突破

癌症是人类健康的天敌。2020年8月，中国科学院高能物理研究所东莞分部宣布，成功研制出我国首台自主研发加速器硼中子俘获治疗（BNCT）实验装置，为癌症治疗带来了新的突破和可能。

作为目前最先进的癌症治疗手段之一，BNCT可利用含硼药物与癌细胞具有很强亲和力的特性，实现对癌细胞的精准清除。这也是中国散裂中子源相关技术催生的首个产业化项目。

中国散裂中子源是探测物质微观结构和运动的大科学装置，在材料科学、生命科学、物理、化学化工、新能源等诸多领域具有广泛应用前景，被称为“超级显微镜”。

2006年，中国散裂中子源工程总指挥陈和生院士带领中科院的专家结束考察，确定散裂中子源选址后，项目团队便开始扎根东莞潜心铸造这台“国之重器”，并努力攻克一系列关键技术难题。最终，许多设备的研制达到国内外先进水平，设备国产化率达96%以上，有力促进我国相关领域技术的发展。

2017年8月，中国散裂中子源首次打靶成功。这一年举办的一场国际顾问委员会年度会议上，外国专家对散裂中子源的建设速度表示感慨：“难以想象你们在短短一年时间里完成了如此大量的工作。”

2018年8月，中国散裂中子源通过国家验收并正式投入运行，标志着我国首台、全球第四台脉冲式散裂中子源诞生。2020年2月，装置打靶束流功率达100kW，比原计划提前一半达到设计指标。

截至目前，中国散裂中子源已通过服务海内外用户，完成课题超过450项，为材料科学、生命科学等领域突破关键技术提供先进科研平台。

发挥磁吸效应汇聚创新资源

东莞市盛嘉精密科技有限公司是一家坐落于东莞大岭山镇的企业，擅长高精度、多元化、中小批量零件的精密加工，能有效满足大科学装置等高端设备的制造需求。

基于前期与散裂中子源的沟通合作，2020年12月，盛嘉精密与“松湖之材”产业育成中心合作孵化中科精匠(广东)科技有限公司（下称“中科精匠”）。

“希望通过服务大科学装置，彰显"东莞制造"的实力，并提升自身的工业加工能力。”中科精匠总经理邹建军介绍，当前，公司已应用精密加工技术、工业过程控制技术，与散裂中子源开展合作，承担了中子束线上衍射谱仪准直装置的制造。

“如今，松山湖不仅是大科学装置的承载地，也逐步具备了支持大科学装置制造的配套水平。”邹建军表示。

作为科研界的明星，散裂中子源不仅为周边配套企业技术能力赋能，同时也为大批有志科学家提供了施展才华的舞台。

童欣是中国科学院高能物理研究所研究员，2018年回国以前一直在国外从事散裂中子源装置相关科研工作，并时刻关注国内大科学装置建设进展情况。

当听到中国散裂中子源首次打靶成功的消息时，他内心十分激动，下定决心要回国工作。“科学没有国界，但科学家有祖国。在祖国做科研，我心里更踏实，也更有动力。”他说：“中国散裂中子源在哪，我就在哪。”

大科学装置既是粤港澳大湾区迈向高质量发展的重要支撑，同时也是加强粤港澳多城联动、凝聚创新力量的重要平台。

当前，散裂中子源科学中心与东莞理工学院、香港城市大学、澳门大学共同建设的粤港澳中子散射科学技术联合实验室，成为广东首批10家粤港澳联合实验室之一。

截至目前，中国散裂中子源已完成5轮运行，注册用户超2000人，课题中来自粤港澳大湾区的约占1/4，香港、澳门用户约占10%。

“中国散裂中子源是非常稀缺的大科学装置资源,很多科学研究机构，包括基础研究和应用研究，都主动前来对接合作。”陈和生表示，依托中国散裂中子源强大的磁吸效应，东莞将吸引更多高端资源汇聚。

打造大装置集聚核心区

散裂中子源一期项目建成使用，性能不断优化升级;同时，东莞正努力争取一批国家级大科学装置在松山湖落地建设……东莞在巍峨山北面埋下的创新种子，即将变为一片茂盛的创新森林。

松山湖科学城中子源路尽头，紧邻散裂中子源园区，可看到南方光源研究测试平台综合楼主体已封顶，预计今年9月建成。未来，这一平台将为南方先进光源的前期预研和工程建设提供关键支撑。

同步辐射光源与散裂中子源同为观测物质微观结构的大科学装置。二者相辅相成，互称为“姐妹花”装置，可为科学前沿研究提供最先进的研究手段。“很多用户进行项目研究，都需要同时用到两种研究手段，这也是为什么国外散裂中子源旁边往往会建设一台光源。”中科院高能所东莞分部副主任王生介绍。

迈向“十四五”，推动经济社会高质量发展成为各地的共同课题，其中，提升科技创新能力摆在了最突出位置。面对国内外日益激烈的科技竞争环境，成都、重庆、武汉、杭州等多个城市都提出要积极申报成为综合性国家科学中心。

纵观国内外科学中心建设，重大科技基础设施是必不可少的入场券。散裂中子源等大科学装置的布局建设，为东莞乃至大湾区拥抱国家科技战略提供了绝佳的机遇。

2020年7月，国家发改委、科技部批复，同意光明科学城—松山湖科学城片区为大湾区综合性国家科学中心先行启动区主体，从此，松山湖正式开启由“园”到“城”的跃升蝶变之旅。

在大科学装置的“盛世”，松山湖科学城正构筑起“北湖南山、一核四区”的城市空间布局，其中“一核”即为大装置集聚核心区。在巍峨山北麓及背山面湖地带，依托中国散裂中子源，进一步集聚世界级大科学装置、前沿科学交叉研究平台、一流大学、一流科研院所、头部科技企业研发中心，形成大科学装置带动的重大原始创新策源地。

当前，随着中国散裂中子源各项性能不断优化升级，以及更多国家重大科技基础设施在巍峨山下落地，松山湖科学城将汇聚更多创新合力，为大湾区综合性国家科学中心先行启动区建设不断提供“活水源泉”。

样本

散裂中子源相关技术

造福癌症患者

我国自主知识产权BNCT实验装置

在莞研制成功

2020年8月，我国首台具有完全自主知识产权的“加速器硼中子俘获治疗”（下称BNCT）实验装置，在中科院高能物理研究所东莞分部研制成功，为我国医用BNCT治疗装置整机国产化和产业化奠定了技术基础，将为我国肿瘤治疗带来技术性革新。

BNCT是目前国际最先进的癌症治疗手段之一。治疗时，先给病人注射一种含硼的药物，这种药物与癌细胞有很强的亲和力，会迅速聚集于癌细胞内，相当于给癌细胞做标记，而在其他组织内分布很少。随后，给病人进行中子照射，时长在1小时内，整个治疗过程一般只需照射一次。当照射的中子被癌细胞内的硼俘获，会产生高杀伤力的α粒子和锂离子，便可精准杀死癌细胞。

“α粒子和锂离子射程很短，只有一个细胞的长度，所以只杀死癌细胞，不损伤周围细胞组织。”中国科学院高能物理研究所东莞分部副主任梁天骄介绍。

以往用于BNCT治疗的强中子束流主要通过核反应堆产生，与基于核反应堆的BNCT装置不同的是，加速器BNCT装置作为射线装置，可以在位于人员密集区域的医院使用，未来可往市、县一级拓展。

2018年，高能物理研究所在广东东莞建成我国首台散裂中子源，在加速器和中子技术方面有得天独厚的优势。BNCT装置是利用中国散裂中子源相关技术催生的首个产业化项目，对于示范带动散裂中子源关联产业发展具有重要意义。

观点

通过工程的建设，形成一支高水平的科研、工程、技术和管理队伍，这支队伍将为粤港澳大湾区未来的大科学装置建设提供基础和保障。我想，这一点和装置的建设是同等重要的。

——中科院院士、中国散裂中子源工程总指挥陈和生

当前，松山湖科学城已建有中国散裂中子源这一大科学装置，并且性能不断升级；周边正在筹划建设更多大装置以及重大科研平台。这些装置和平台都是开展材料科学研究的重要工具，为材料实验室建设提供了有力支撑条件。

——中科院院士、松山湖材料实验室学术委员会主任赵忠贤

过去粤港澳大湾区在大科学装置布局方面相对落后，中国散裂中子源的建成和使用改变了这一情况。如今建设综合性国家科学中心更是难得的机遇，但是要注意全面布局，在国家总体规划之下，各地形成差异互补，各有侧重。

——中科院院士柴之芳

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