杨建成: 国际同行为我们的方案点赞

  建造更高流强、更高能量的重离子加速器,被科研人员视作使命。

  中国科学院院士、中国科学院近代物理研究所(以下简称近代物理所)党委书记赵红卫介绍,“十二五”期间,近代物理所一方面提出面向核物理前沿基础研究建设“强流重离子加速器装置”(简称HIAF);另一方面,面向国家重大战略需求,解决核能发展中遇到的核废料安全处置问题,建设“加速器驱动嬗变研究装置”(简称CiADS)。

  “HIAF和CiADS是国家‘十二五’期间优先安排的16项重大科技基础设施中的两项,2018年底已在广东惠州开工建设,将于2025年前后建成。”国家重大科技基础设施——强流重离子加速器装置总工程师、近代物理所加速器技术中心主任杨建成研究员说,和兰州重离子加速器相比,强流重离子加速器的束流流强、束流能量都会提升一个量级。

  “HIAF的定位是建国际一流的重离子研究装置,要达到一流、有自己的特色,就必须通过技术创新来实现。”杨建成带领科技日报记者来到实验室,指着面前的陶瓷内衬薄壁真空室说,磁场快速上升会导致粒子丢失,为克服涡流效应,要求真空管壁非常薄,一般小于0.3毫米,又要有一定的强度用以承受1×105Pa(帕)的大气压。

  在相当于一张纸厚度这样薄的真空管中,要达到5×10-12mbar(毫巴)的极高真空度,挑战之大超乎想象。国外采用的方案,一般就是在真空壁外钎焊一系列加强筋,从外面拉住薄壁真空室。但是,加强筋材料只有国外少数公司可以生产,而且加强筋的材料昂贵,同时面临钎焊极高真空高温烘烤脱落等技术难题。

  难题横在眼前,杨建成和团队并没有采取国际现有方案,而是提出了创新解决方案:用一节一节高强度镀金陶瓷环支撑不锈钢真空室。仅有2—3毫米薄的陶瓷内衬强度够高、柔韧性也很好,不导电也不会产生涡流。这套创新方案不仅解决了极高真空薄壁真空室的难题,也大幅降低了大型加速器的成本造价。

  “这一创新方案也受到了国际同行的高度评价,样机研制成功以后,欧洲核子中心(CERN)的同事给我们发了一封邮件,建议将这项中国人研发的技术命名为‘中国龙’。”说到这里,杨建成开心地笑了。

  HIAF建成后,能够提供国际上流强最高的连续波低能重离子束流,将是合成新元素、探索“超重核稳定岛”最理想的实验场所。同时还可以提供国际上脉冲流强最高的重离子束,使HIAF成为国际上利用储存环精确测量短寿命原子核质量最高水平的代表。不仅如此,HIAF也是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,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。

  “我们‘十四五’的重点任务,就是要把这两个国家重大科技基础设施建设好、运行好。”在赵红卫看来,近代物理所近65年的发展,与以杨澄中、魏宝文和詹文龙三位科学家为代表的三代人紧密相连,“现在到了我们这些60年代生人发挥一些作用的时候了。”(刘 垠)

[ 责编:蔡琳 ]

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