“双剑合璧” 科研加速 惠州加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）和强流重离子加速器装置（HIAF）正在惠州建设
文/广州日报全媒体记者谢英君、秦仲阳
图/由采访对象提供
夏日，广东惠州惠东县黄埠镇的山海之间，两大“国之重器”建设工地正忙得热火朝天。这个约81万平方米的工地，建设的正是两个“十二五”国家重大科技基础设施，即加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）和强流重离子加速器装置（HIAF）。
这是前沿科技罕见的“双剑合璧”。中国科学院近代物理研究所负责人表示，预计2025-2026年建成投用后，HIAF将是世界上脉冲束流强度最高的重离子加速器，科研目标是使中国核物理基础研究在原子核层次上的整体水平进入国际先进行列；CiADS则是全球第一个兆瓦级ADS（加速器驱动次临界系统）系统研究装置，科研目标是攻克核裂变能安全洁净发展的技术瓶颈，为我国核能可持续发展提供技术支撑。
未来，这两大科学装置将与先进能源科学与技术广东省实验室联动，打造粤港澳大湾区能源科技创新中心。
打造世界最先进的核物理研究装置
HIAF和CiADS是国家重大科技基础设施“十二五”建设项目。此前数年，两大装置的寻址之旅已辗转全国多个城市，最后为何落户惠州？中科院近物所副所长胡正国称，选中惠州有三个原因，首先是临近海边，地质条件好，岩层稳定性高；其次是地方支持决心大，在资源方面的匹配很到位，对吸引人才有优势；最后，惠州新能源产业基础良好。
两大科学装置地方配套工程分为“装置区”和“总部区”，“装置区”坐落于依山傍海的惠州市惠东县黄埠镇，占地约900亩，总建筑面积123673平方米。土石方工程在2018年9月动工，已完成总工程量的91%；进场道路、供水工程、供电工程计划10月陆续完工；4.8万平方米建安工程预计年底动工。在黄埠镇的工地上，一条长约百多米的半地下隧道竖条坑已见雏形，将来这里将安置一座超导直线加速器——它将与高功率散裂靶、次临界反应堆共同组成CiADS完全体。
“总部区”则位于惠州市惠城区河桥片区，总建筑面积为5.2万平方米，2019年11月动工，部分建筑已封顶，预计明年年中完工。胡正国表示，两大装置同时开建，部分技术力量、设施共用，不但能节约资源成本，且有利于未来打造加速器集群，两者的集合可形成新的大科学工程。两大科学装置未来建成后，有望成为世界最先进的核物理研究装置，形成国际领先的核物理研究中心。
HIAF：引领物质科学前沿探索又服务国计民生
重离子加速器是发达国家才具备的大科学装置，比如美国、日本、德国。我国兰州现有一台重离子加速器装置，从重离子能量级别来看，位于全球第四和亚洲第一的水平。据悉，束流指标越先进，就越有可能在相关科学研究取得重大突破。HIAF建成后将是国际上脉冲束流强度最高的重离子加速器装置，能够提供国际上最强的低能重离子束流，代表着国际上利用储存环精确测量短寿命原子核质量的最高水平。
同时，它将成为合成新元素、探索“超重核稳定岛”最理想的实验场所，成为研究原子核存在极限、奇特原子核结构、极端天体环境中的核过程、超出标准模型的新物理、理解宇宙中重元素的起源等物质科学前沿领域的理想平台。
HIAF建成后，将帮助科学家认识物质结构、探索自然规律。HIAF相关的科研成果还能应用于广泛的工农业生产和民生生活，造福社会。例子不胜枚举。利用医用重离子加速器治疗癌症，可实现对人体深部肿瘤实施精确治疗，对肿瘤周围的健康组织损伤很小；利用重离子辐照可以育成农作物的新品种，目前中科院近物所采用重离子辐照诱变育种技术培育出早熟的甜高粱新品系，经科技成果鉴定达国际先进水平。此外，重离子微孔膜还可广泛应用于城市污水处理、食品饮料过滤、医疗、防伪、电池隔膜等多个行业领域。
CiADS：提高核能使用效益和安全系数
大科学装置CiADS则面向国家重大需求，着眼于核废料安全处理处置研究。核电站以核燃料“为食”，但现有科技水平下“消化率”却不高，好比烧木柴留下没烧透的部分。核燃料燃烧后卸出的大量乏燃料，如何处理成了问题，因为乏燃料有很大的放射毒性，危害时间长达几十万年。为此，科学家考虑的是对核燃料进行增殖与嬗变，使之提高利用率并实现核废料的最少化，这就需要依靠加速器驱动次临界系统（ADS）——筛选出乏燃料中毒性最高的部分，用加速器将之嬗变，缩短其放射性寿命。
CiADS将是全球第一个兆瓦级ADS系统研究装置，它由强流质子直线加速器、高功率中子散裂靶、次临界快中子堆芯/包层三大子系统构成，建成后将满足我国长寿命高放核反应堆废料安全、妥善处理处置的研究需求，为我国核能可持续发展提供技术支撑，为未来商用的加速器驱动先进核能系统探索和验证可行、优化的技术路线。
联动“东江实验室”打造国际重要核科学中心
建设大科学装置，要在实现科研目标的同时发挥它的效益。将来，两装置项目将与先进能源科学与技术广东省实验室联动，打造粤港澳大湾区乃至国际上重要的核科学中心。
2019年8月底，惠州市人民政府与中科院近物所筹建的先进能源科学与技术广东省实验室授牌启动建设。按照规划，该实验室主要聚焦国家能源领域中长期战略目标和广东省能源重大需求，对标能源领域国家实验室，着力破解能源领域重大科学与技术问题，突破“卡脖子”核心关键技术。
实验室采用“核心+网络”模式，惠州核心总部（亦称“东江实验室”）由惠州市政府委托中科院近物所建设，实验室将依托CiADS、HIAF和HIRFL等大科学装置，结合惠州的石化产业优势，聚焦先进核能与核技术、化石能源等领域。其中，汕尾、阳江分中心聚焦海上风电；佛山、云浮分中心聚焦氢能。此外，在广东省政府、惠州市政府的大力支持下，中科院近物所正在积极申报未来新一代大科学装置，并开展新一代超导医用重离子治疗装置和重离子微孔膜等研发工作。
故事
重离子微孔膜造出可重复使用的口罩
科学的一小步，民生的一大步。
今年2月，新冠疫情导致医用防疫物资紧缺，中科院近物所的专家们就想：能不能利用重离子微孔膜研制出更好的口罩材料并立即生产出来呢？
新成立的惠州市科近离子膜材料研究院接受了任务，包括刘广停在内的几名年轻骨干立即放弃春节假期，从老家返回惠州，一边联系采购设备，一边组织试验，十几天之内拿出了重离子微孔膜防护口罩样品。
3月初，一款可重复使用的“黑科技”口罩在惠州问世，它的呼吸阻力只有13Pa，细菌过滤率却高达91.23%，可经高温水洗消毒后再次使用。这款口罩被大量捐给了当地防疫部门，相当程度缓解了防疫物资紧张局面。
据悉，重离子微孔膜还可应用到污水处理领域。今年9月，两个“雨污两用”的新型污水处理设备将在惠州市惠南科技园投用。按照设想，这种新型设备第一步是推广应用于解决雨水、河道水、景观水的治污，第二步将延伸至医疗废水、垃圾填埋场废水的无害化处理。目前，这些高科技治污技术正有计划的逐步实现产业化，发展前景相当广阔。
人才培养：
未来可聚集1500名科学家
两大科学装置项目，将对惠州乃至大湾区的人才聚集大有裨益。
据称，项目会用到大量人才，涵盖核科学、工业、物理等领域，随着项目的建设进程不断推进，众多高级人才将汇聚惠州。中科院近物所还会自己培养一部分研究生，将来可以为国家培养和输送这些人才。
根据中科院近物所的计划，今年已首批启动引进8个团队，随着两大科学装置及东江实验室的建设，未来惠州将吸引1500名科学家聚集，开展大装置建设和前沿研究工作。
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