网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

从跟跑到领跑,一座大国重器HIAF背后的十六年攻坚

0
分享至

中国网/中国发展门户网讯 (王振红)2026年7月21日,广东惠州稔平半岛。位于地下13米深处隧道内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。这意味着,这座世界上首个集超导直线加速器、同步加速器和储存环于一体的“超级显微利器”完成所有工程建设内容,正式进入试运行阶段,开始投入科学研究。


图为强流重离子加速器装置航拍图。

“我们不是简单地把装置做得更大,而是完成了一次全链条的跨越。”中国科学院近代物理研究所副所长、HIAF总工程师杨建成站在巨大的环形加速器旁,指着错综复杂的管线说,“过去我们去国外实验室,核心区域根本不让中国人进;现在,欧洲顶尖团队主动找上门,希望能在这个平台上开展合作。”

从跟跑到并跑,再到如今的领跑,HIAF的建成,不仅标志着我国在重离子物理领域拥有了国际领先的研究平台,更折射出中国大科学工程在自主创新道路上的坚实足迹。

硬核解码:把国际最高指标提高数倍

“行业内通俗地将这套装置比作探索微观物质的‘超级离子大炮’,或者‘超级微观显微镜’。”杨建成介绍。这门“大炮”的首要靶标,便是将重离子加速至接近光速,通过轰击原子核,在极端的能量碰撞中揭示物质结构的奥秘。

这份“火力”究竟有多猛?刚刚结束的工艺测试,HIAF交出了一份令人惊叹的成绩单:典型氧离子束与铋离子束流强指标均优于设计指标,并刷新了国际重离子束脉冲流强纪录,分别将原国际最高指标提高了3倍和7.5倍;氧离子束实测单核子能量达4.299吉电子伏,同样优于设计指标。



图为束流在加速器中穿梭。

“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,面临一系列世界级的动力学难题。”杨建成介绍,为了攻克这些难关,项目团队历经十六年集智攻坚。

在国际上首次实现六维相空间填充注入,创新研发了变前励全储能电源新拓扑架构。


图为强流重离子加速器装置高精度环形谱仪。

“这套磁合金高频系统,相当于给带电粒子加速的‘超级发动机’。”HIAF磁合金高频系统负责人丛岩说,十年前,大尺寸高性能纳米晶软磁合金环只有日本能生产,且对我国实施技术与产品双重封锁。“我们通过直接对接日方、委托德国合作研究所代购,全都失败了。我们只能自己干。”

丛岩团队最终突破了米级超大磁环的制备工艺,自研磁环核心性能比日本同类产品高出60%。“我们自研磁环的价格仅为日本日立原装磁环价格的一半,大幅节约了宝贵的建设经费。”


图为骨架内衬极高真空超薄壁真空室。

在真空系统方面,挑战同样巨大。HIAF核心同步环需要在接近太空环境的极高真空(10⁻¹²毫巴)下运行。“我们采用0.3毫米超薄壁骨架内衬极高真空室,厚度仅3张A4纸,这是目前全球同类加速器中厚度最薄的大尺寸弯弧真空室。”HIAF真空系统技术团队成员刘建龙解释,之所以做的这么薄,是因为快循环同步加速器的磁场上升速率极快,厚壁管道会产生涡流效应,导致束流不稳定。

智核赋能:数字孪生与AI自主调束

在HIAF的控制大厅里,一块巨大的屏幕实时映射着地下隧道内设备的运行状态。这便是杨建成口中反复提及的“全系统数字孪生技术”。

“这是一套实体硬件与信息系统深度融合的超复杂系统工程。”杨建成介绍,HIAF占地500亩,包含总长2公里的地下隧道、6000台套大型设备和500万个零部件。“以往建设同类型工程,安装周期需要2至3年。我们采用数字孪生技术,实现了全流程数字化闭环管控,设备安装仅耗时8个月,并将设备电磁噪声控制在1毫伏以下。”


图为超导直线加速器。

依托团队自主研发的大规模加速器集群控制系统,HIAF实现16小时2公里束线全线贯通,创造了国际同类装置束流调试速度新纪录。

随着人工智能浪潮席卷全球,HIAF也在积极探索AI与大科学装置的深度融合。


图为束流打靶。

“前阵子我们已经完成了AI自主调束试验。”杨建成透露,未来五年,团队的目标是依托数字孪生积累的海量数据,通过机器学习实现装置无人化自主运行。“科研人员只需输入实验需求,系统和智能机器人就能自动完成设备调试、数据采集和参数优化。这将是人工智能在核物理领域极具代表性的垂直落地场景。”

在电源系统上,智能化与高效能的结合尤为显著。近代物理研究所加速器技术中心电源技术室主任吴凤军介绍,团队创新研发的“变前励全储能快循环脉冲电源”,解决了大功率磁铁脉冲电源对电网周期性强冲击的难题。“这就好比增程式新能源汽车,我们在电源内部集成了储能电容。电流上升时放电,回落时回充,电网输入功率从十几兆瓦降到了800多千瓦,能耗控制达到了国际顶尖水平。”

世界坐标:从技术封锁到主动合作

放眼全球,法国、德国、日本、美国均在布局新一代重离子加速器。然而,受制于人才团队和制造能力的短板,国外同类项目建设周期往往长达二三十年,且进度一拖再拖。

“国外项目推进慢,核心短板在人才和制造。我们有至少十年的领先优势。”杨建成分析道,过去三十年,美国主攻高能重离子领域,而低能重离子因更贴近产业与国家重大需求,已成为当下的技术前沿。“如今美国也开始转向低能赛道,但法、德、日已深耕多年,追赶存在门槛。”


图为离子源。

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装置跨越发展。

HIAF的落成,改变了国际合作的态势。中国科学院近代物理研究所党委书记、副所长胡正国回忆,十六年前,国外机构对核心技术严防死守;如今,惠州装置建成后,国际同行的合作意愿大幅提升。

“今年我们在法国作报告后,欧洲顶尖团队就明确提出合作诉求,想了解我们的硬件技术和数字化建造经验。”杨建成表示,对于基础科研技术,只要国外机构提供科研支撑,中方愿意开放合作。“现在是我们掌握主导权,国外机构主动寻求合作。”

山海赴约:两地奔波的“追光者”

HIAF的建设采取兰州本部与惠州现场两地联动的模式。由于绝大多数科研人员来自兰州,异地建设成为了最大的挑战之一。

“很多年轻人长期外派,有的科研人员一年在惠州驻地能待300天以上。”胡正国介绍,为了解决大家的后顾之忧,研究所不仅配套了食堂和宿舍,还专门协调解决了职工子女在惠州入读优质学校的问题。“有不少职工选择了举家搬迁到惠州。”

大科学装置的土建标准远高于民用建筑。HIAF地处沿海,地下水位高,防水是头等大事。负责工程现场安装统筹的王儒亮回忆,HIAF建设初期,隧道混凝土浇筑后出现了大量裂缝。团队前后耗时近半年,优化混凝土配比和养护周期,才彻底解决了渗水隐患。

在设备安装阶段,电磁串扰又成了“拦路虎”。“装置测量灵敏度要求低于5毫伏,但现场测试始终不达标。”王儒亮说,团队花了三个月逐段排查线路,最终发现是一段隐蔽的弱电线与强电线贴得太近。“细节决定成败,任何一个微小的疏忽都可能导致整个装置的失败。”

正如杨建成所言:“国外科研人员经常感慨,中国团队没有节假日、没有周末,能持续攻坚完成项目,他们很难做到。”这种甘于奉献、协同攻关的精神,正是HIAF能在短时间内从蓝图变为现实的最强底气。

民生连接:从“高大上”到“接地气”

尽管这座大国重器名为“强流重离子加速器”,听起来高深莫测,其产出的成果却与百姓生活息息相关。


图为强流重离子加速器装置增强器。

胡正国将其比作“超级CT”,并列举了一系列应用场景:

在医疗领域,依托HIAF技术研发的新一代重离子治疗系统,首台设备已在惠州市中心医院落地。

在农业与物流领域,利用重离子制备的微孔保鲜膜,可自主调节蔬果呼吸,无需冷链冰袋就能长效保鲜。“目前广东荔枝、樱桃等生鲜产业已开展试点,顺丰、京东等物流企业正在深度合作,这项技术有望彻底革新生鲜包装运输行业。”

此外,在航天领域,HIAF可为卫星元器件提供地面模拟宇宙射线辐照检测;在核能领域,可发展全新的重离子驱动磁惯性约束聚变技术。

智核跃迁:驶向微观深处的“中国航迹”

随着HIAF投入试运行,中国科学家将依托这一平台,向合成119号、120号新元素发起冲击,探索“超重核稳定岛”的存在,并进一步揭示宇宙重元素的起源之谜。


图为放射性束流线。

“这套智能化体系落地后,我们将真正实现大科学装置的‘自动驾驶’。”杨建成望向深邃的束流线尽头,眼中闪着光。依托数字孪生与机器学习,HIAF不仅是一座物理意义上的加速器,更是一个不断进化的“智能生命体”。它将自主优化参数,捕捉那些稍纵即逝的微观粒子信号,帮助人类读懂宇宙写下的密码。

聚焦“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”三大目标,HIAF将为核科学前沿和重离子重大应用提供国际领先的研究平台,显著提升我国重离子科学与技术领域的创新能力,打造具有重大国际影响的重离子科学研究中心。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
辣椒再次被关注!研究发现:脑出血吃一次辣椒,等于给血管添堵?

辣椒再次被关注!研究发现:脑出血吃一次辣椒,等于给血管添堵?

叙说医疗健康
2026-10-02 08:00:56
目不识丁,出尽洋相?于和伟在金鹰奖上的发言,打了内娱明星的脸

目不识丁,出尽洋相?于和伟在金鹰奖上的发言,打了内娱明星的脸

翰飞观事
2026-10-01 19:11:20
又曝出轨大瓜,男子自曝妻子出轨班长5个月,班长只给他妻子买过情趣内衣,还曝光俩人大尺度聊天内容

又曝出轨大瓜,男子自曝妻子出轨班长5个月,班长只给他妻子买过情趣内衣,还曝光俩人大尺度聊天内容

汉史趣闻
2026-09-10 18:28:47
巴萨致命危机!皇马死磕到底!强硬要求剥夺诺坎普 13 座冠军

巴萨致命危机!皇马死磕到底!强硬要求剥夺诺坎普 13 座冠军

澜归序
2026-10-02 09:28:55
副总统的兄弟,也被查了

副总统的兄弟,也被查了

中国新闻周刊
2026-10-02 07:30:14
水谷隼分析:即便日本男团亚运会拿了冠军,洛杉矶奥运会依旧没戏

水谷隼分析:即便日本男团亚运会拿了冠军,洛杉矶奥运会依旧没戏

看尽人间百态
2026-10-02 09:27:38
在农村待两个月你就会明白:一个月有1500元的退休金,到底有多重要

在农村待两个月你就会明白:一个月有1500元的退休金,到底有多重要

蝉吟槐蕊
2026-10-01 15:16:12
几乎全假货!利润高达2400%,为何消费者还一头扎进去争相购买?

几乎全假货!利润高达2400%,为何消费者还一头扎进去争相购买?

兵卒史
2026-10-01 14:07:08
亚运会最新金牌榜:中国155金霸榜,日本单日轰9金,韩国突破30金

亚运会最新金牌榜:中国155金霸榜,日本单日轰9金,韩国突破30金

章民解说体育
2026-10-02 07:24:42
尴尬!C罗不在,拉莫斯一踢主力就进球:进12球 葡萄牙10场全胜

尴尬!C罗不在,拉莫斯一踢主力就进球:进12球 葡萄牙10场全胜

念洲
2026-10-02 07:00:56
彻底摊牌了!台积电重磅突破:不止2nm、3nm,硅芯片时代结束了?

彻底摊牌了!台积电重磅突破:不止2nm、3nm,硅芯片时代结束了?

疯狂小菠萝
2026-09-30 12:38:47
斗胆预测:继房贷贴息后,楼市“王炸”大招已在路上了

斗胆预测:继房贷贴息后,楼市“王炸”大招已在路上了

专业聊房君
2026-09-30 17:09:56
六省2026年养老金计发基数已经出炉,最高涨292元,最低仅52元。

六省2026年养老金计发基数已经出炉,最高涨292元,最低仅52元。

碎月导师
2026-10-02 07:00:05
活塞太难受!杜伦可以做三种选择,签960万资质报价,活塞更难受

活塞太难受!杜伦可以做三种选择,签960万资质报价,活塞更难受

你的篮球频道
2026-10-02 09:25:31
中日在联合国激烈过招,朝鲜代表突然下场参战,战局瞬间一边倒

中日在联合国激烈过招,朝鲜代表突然下场参战,战局瞬间一边倒

知法而形
2026-09-30 13:35:59
男排半决赛时间出炉!中国队再遇老对手很难打,2日18点20分开打

男排半决赛时间出炉!中国队再遇老对手很难打,2日18点20分开打

老吴说体育
2026-10-01 20:53:35
真的太不尊重人了!亚运86公斤举重比赛前,韩国朴惠正说:我以为李雯雯早就退役了

真的太不尊重人了!亚运86公斤举重比赛前,韩国朴惠正说:我以为李雯雯早就退役了

林子说事
2026-10-01 09:26:51
房贷贴息政策:国家替你付1%的利息,没替你付房价的1%

房贷贴息政策:国家替你付1%的利息,没替你付房价的1%

将军箭
2026-09-30 16:07:49
得知我买房后,男友家凑钱也买了一套,我:你一个月7千工资6千5还房贷,咋活?!他:还有你呀,花你的钱!

得知我买房后,男友家凑钱也买了一套,我:你一个月7千工资6千5还房贷,咋活?!他:还有你呀,花你的钱!

烟火人间故事汇
2026-08-15 18:30:07
女股民投入122万加盟赵一鸣,经营半年算账,全家为何沉默?

女股民投入122万加盟赵一鸣,经营半年算账,全家为何沉默?

放开他让wo来
2026-10-01 16:43:17
2026-10-02 10:00:49
中国网 incentive-icons
中国网
多语种国家重点新闻网站
173912文章数 625260关注度
往期回顾 全部

科技要闻

“分手”15天后,华为与赛力斯签约新五年

头条要闻

迪拜航空安全事件疑点重重 副驾驶用何物刺伤机长未知

头条要闻

迪拜航空安全事件疑点重重 副驾驶用何物刺伤机长未知

体育要闻

“今天的表现,我们可以昂首离开球场”

娱乐要闻

奚梦瑶晒四太豪礼!22只龙凤镯近300万

财经要闻

智谱发上亿Token 能挽回开发者信任吗?

汽车要闻

2027款极氪001将于明年一季度上市 现款猎装同步推新配色

态度原创

艺术
游戏
亲子
公开课
军事航空

艺术要闻

第四届中国美术奖铜奖获得者——李卓

《GTA6》十大新情报汇总 天气载具多结局等

亲子要闻

鼓吹国外选精生子,收割大龄剩女的又一利器

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

美防长宣布组建“自主作战司令部”

无障碍浏览 进入关怀版