建造更高流強、更高能量的重離子加速器,被科研人員視作使命。
中國科學院院士、中國科學院近代物理研究所(以下簡稱近代物理所)黨委書記趙紅衛介紹,“十二五”期間,近代物理所一方面提出面向核物理前沿基礎研究建設“強流重離子加速器裝置”(簡稱HIAF);另一方面,面向國家重大戰略需求,解決核能發展中遇到的核廢料安全處置問題,建設“加速器驅動嬗變研究裝置”(簡稱CiADS)。
“HIAF和CiADS是國家‘十二五’期間優先安排的16項重大科技基礎設施中的兩項,2018年底已在廣東惠州開工建設,將于2025年前后建成。”國家重大科技基礎設施——強流重離子加速器裝置總工程師、近代物理所加速器技術中心主任楊建成研究員說,和蘭州重離子加速器相比,強流重離子加速器的束流流強、束流能量都會提升一個量級。
“HIAF的定位是建國際一流的重離子研究裝置,要達到一流、有自己的特色,就必須通過技術創新來實現。”楊建成帶領科技日報記者來到實驗室,指著面前的陶瓷內襯薄壁真空室說,磁場快速上升會導致粒子丟失,為克服渦流效應,要求真空管壁非常薄,一般小于0.3毫米,又要有一定的強度用以承受1×105Pa(帕)的大氣壓。
在相當于一張紙厚度這樣薄的真空管中,要達到5×10-12mbar(毫巴)的極高真空度,挑戰之大超乎想象。國外采用的方案,一般就是在真空壁外釬焊一系列加強筋,從外面拉住薄壁真空室。但是,加強筋材料只有國外少數公司可以生產,而且加強筋的材料昂貴,同時面臨釬焊極高真空高溫烘烤脫落等技術難題。
難題橫在眼前,楊建成和團隊并沒有采取國際現有方案,而是提出了創新解決方案:用一節一節高強度鍍金陶瓷環支撐不銹鋼真空室。僅有2—3毫米薄的陶瓷內襯強度夠高、柔韌性也很好,不導電也不會產生渦流。這套創新方案不僅解決了極高真空薄壁真空室的難題,也大幅降低了大型加速器的成本造價。
“這一創新方案也受到了國際同行的高度評價,樣機研制成功以后,歐洲核子中心(CERN)的同事給我們發了一封郵件,建議將這項中國人研發的技術命名為‘中國龍’。”說到這里,楊建成開心地笑了。
HIAF建成后,能夠提供國際上流強最高的連續波低能重離子束流,將是合成新元素、探索“超重核穩定島”最理想的實驗場所。同時還可以提供國際上脈沖流強最高的重離子束,使HIAF成為國際上利用儲存環精確測量短壽命原子核質量最高水平的代表。不僅如此,HIAF也是研究原子核存在極限、奇特原子核結構、極端天體環境中的核過程,理解宇宙中重元素的起源等物質科學前沿領域的理想平臺。
“我們‘十四五’的重點任務,就是要把這兩個國家重大科技基礎設施建設好、運行好。”在趙紅衛看來,近代物理所近65年的發展,與以楊澄中、魏寶文和詹文龍三位科學家為代表的三代人緊密相連,“現在到了我們這些60年代生人發揮一些作用的時候了。”(劉 垠)
免責聲明:市場有風險,選擇需謹慎!此文僅供參考,不作買賣依據。