核能科普知識(shí)
原子能院HI-13串列加速器安全運(yùn)行10萬(wàn)小時(shí)紀(jì)實(shí)
成果
6月18日上午9時(shí)40分，中國(guó)原子能科學(xué)研究院HI-13串列加速器實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行10萬(wàn)小時(shí)。至此，我國(guó)低能核物理研究已形成完備的學(xué)科創(chuàng)新體系，并取得一大批具有國(guó)家需求背景和國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果，為提高我國(guó)在國(guó)際核物理界的地位發(fā)揮重要作用。
背景
坐落在原子能院的北京串列加速器核物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，是我國(guó)低能核物理研究基地。作為實(shí)驗(yàn)室的主體設(shè)備，HI-13串列加速器自1986年建成后，20多年來(lái)，為國(guó)內(nèi)外50多個(gè)研究機(jī)構(gòu)幾百個(gè)課題提供了從氫到金40多種離子束流，累計(jì)提供實(shí)驗(yàn)束流超過(guò)8萬(wàn)小時(shí)。原子能院科研人員通過(guò)HI-13串列加速器在核物理基礎(chǔ)研究、核技術(shù)應(yīng)用研究、核數(shù)據(jù)研究及航天微電子器件單粒子效應(yīng)研究領(lǐng)域，取得了一批具有國(guó)際、國(guó)內(nèi)重要影響的科研成果。
歷程
1986年開(kāi)始，在串列加速器上開(kāi)展了關(guān)鍵核數(shù)據(jù)測(cè)量，為中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中，快中子激發(fā)函數(shù)測(cè)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，為我國(guó)核裝置的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
1987年，在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了壘下重離子熔合裂變機(jī)制的研究。
1990年，應(yīng)用加速器質(zhì)譜方法測(cè)量了中太平洋海底多金屬結(jié)核10Be剖面分布，提供了海底資源生長(zhǎng)年代和賦存規(guī)律的重要依據(jù)，為我國(guó)獲準(zhǔn)中太平洋C-C區(qū)海域30萬(wàn)平方公里海底資源的開(kāi)采權(quán)作出了重要貢獻(xiàn)。
1991年，在串列加速器上合成了新核素90Ru，結(jié)束了中國(guó)人在發(fā)現(xiàn)新核素上的歷史空白。
1993年，串列加速器上建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)放射性次級(jí)束裝置。
1995年完成了2H(7Be,8B)n反應(yīng)角分布測(cè)量，間接確定了7Be(p,公式)8B反應(yīng)的天體物理S17（0）因子，為太陽(yáng)中微子丟失現(xiàn)象提供了新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
進(jìn)程
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，HI-13串列加速器為國(guó)家科技創(chuàng)新的重大需求發(fā)揮著不可或缺的技術(shù)支撐作用。
在核物理基礎(chǔ)研究方面，我國(guó)科研人員正瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿研究，力爭(zhēng)取得具有國(guó)際影響力的科研成果，為核物理發(fā)展研究發(fā)揮重要作用。重離子核反應(yīng)研究上，主要開(kāi)展近壘和壘下重離子核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，以揭示碰撞核內(nèi)部和相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度的多維耦合及組合體系的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；放射性核束物理與核天體物理研究上，已經(jīng)在加速器次級(jí)束流線上產(chǎn)生了純度較好的6He等次級(jí)束，間接測(cè)量了6He(p,公式)7Li等天體物理重要反應(yīng)，首次觀察到6Li第二激發(fā)態(tài)的中子-質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)和14O的能級(jí)結(jié)構(gòu)，研究成果在Phys. Rev. Lett等國(guó)際著名刊物發(fā)表后，引起國(guó)際同行高度關(guān)注，2010年獲國(guó)家基金委創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持。
在核技術(shù)應(yīng)用研究方面，繼續(xù)為國(guó)家資源、環(huán)境、材料、生命等學(xué)科作出重要貢獻(xiàn)。微電子器件單粒子效應(yīng)研究上，建成了重離子單粒子效應(yīng)專(zhuān)用輻照裝置，運(yùn)行穩(wěn)定性、試驗(yàn)效率等多方面技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，與全國(guó)20多家科研單位合作開(kāi)展單粒子效應(yīng)評(píng)估試驗(yàn)，其結(jié)果在我國(guó)多個(gè)航天工程和“核高基”重大專(zhuān)項(xiàng)中獲得實(shí)際應(yīng)用，在我國(guó)航天事業(yè)的快速發(fā)展中發(fā)揮著重要作用；通過(guò)國(guó)際上五個(gè)大型加速器質(zhì)譜系統(tǒng)之一的原子能院加速器質(zhì)譜系統(tǒng)，開(kāi)展10Be等十余種核素的高靈敏度測(cè)量，開(kāi)展核安全高靈敏監(jiān)測(cè)、地質(zhì)資源、環(huán)境污染、核物理與天體物理、生物醫(yī)學(xué)示蹤等應(yīng)用研究，為國(guó)家核安全、海洋與地下水資源調(diào)查、核環(huán)境評(píng)估、核數(shù)據(jù)測(cè)量、骨質(zhì)疏松研究提供新方法新技術(shù)。
在核數(shù)據(jù)測(cè)量與評(píng)價(jià)研究方面，按照“小規(guī)模，高水平，有特點(diǎn)”的指導(dǎo)原則，通過(guò)快中子雙微分截面、激發(fā)函數(shù)、裂變產(chǎn)額、核衰變數(shù)據(jù)、原子分子數(shù)據(jù)等測(cè)量，開(kāi)展了重要核素的核數(shù)據(jù)測(cè)量與評(píng)價(jià)，為我國(guó)核裝置的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障，滿足國(guó)家核工程的重大需求。裂變產(chǎn)額、活化反應(yīng)截面、雙微分截面、瞬發(fā)裂變中子能譜、高能公式射線測(cè)定、核衰變數(shù)據(jù)、原子分子數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，為我國(guó)核產(chǎn)品研制提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
此外，串列加速器在高自旋態(tài)、核效應(yīng)分析和輻射生物等研究領(lǐng)域也開(kāi)展了一系列工作。
發(fā)展
作為中國(guó)原子能科學(xué)研究院四大科學(xué)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目之一，串列加速器升級(jí)工程于2011年4月28日正式開(kāi)工，將于2014年4月建成世界上首臺(tái)100MeV緊湊型強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器。同時(shí)，串列加速器升級(jí)工程還將積極引進(jìn)超導(dǎo)直線加速器和多粒子可變能量回旋加速器，建設(shè)先進(jìn)放射性核素裝置等終端設(shè)備，促進(jìn)串列加速器綜合科研能力提升。它的建成和應(yīng)用，將開(kāi)拓核物理研究的新方向，滿足國(guó)際前沿科學(xué)研究的需要和核工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的國(guó)家重大需求，實(shí)現(xiàn)核物理與天體物理、材料科學(xué)、生命科學(xué)、加速器技術(shù)等多學(xué)科的交叉發(fā)展。
隨著串列加速器升級(jí)工程的建成和投入使用，原子能院作為我國(guó)先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性、前瞻性的綜合性核科研基地，將為我國(guó)核工業(yè)發(fā)展和核科學(xué)進(jìn)步再立新功，再創(chuàng)輝煌。
榮譽(yù)
20多年來(lái)，串列加速器實(shí)驗(yàn)室按照國(guó)內(nèi)外開(kāi)放的模式運(yùn)行與管理，在核物理基礎(chǔ)和應(yīng)用研究方面取得了一大批具有國(guó)家需求背景和國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果，獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)8項(xiàng)，國(guó)防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)25項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外核心期刊發(fā)表論文1311篇，其中SCI收錄639篇。
人才培養(yǎng)、合作
串列加速器實(shí)驗(yàn)室已成為我國(guó)重要的核科學(xué)研究中心和高級(jí)核科學(xué)研究人員的培養(yǎng)基地，為國(guó)家培養(yǎng)了一批核科技高級(jí)人才，并與來(lái)自國(guó)內(nèi)50多家研究單位和美、英、韓、日、俄、德、意等國(guó)的科學(xué)家開(kāi)展了合作研究，建立了良好的國(guó)內(nèi)國(guó)際合作關(guān)系。
6月18日上午9時(shí)40分，中國(guó)原子能科學(xué)研究院HI-13串列加速器實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行10萬(wàn)小時(shí)。至此，我國(guó)低能核物理研究已形成完備的學(xué)科創(chuàng)新體系，并取得一大批具有國(guó)家需求背景和國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果，為提高我國(guó)在國(guó)際核物理界的地位發(fā)揮重要作用。
背景
坐落在原子能院的北京串列加速器核物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，是我國(guó)低能核物理研究基地。作為實(shí)驗(yàn)室的主體設(shè)備，HI-13串列加速器自1986年建成后，20多年來(lái)，為國(guó)內(nèi)外50多個(gè)研究機(jī)構(gòu)幾百個(gè)課題提供了從氫到金40多種離子束流，累計(jì)提供實(shí)驗(yàn)束流超過(guò)8萬(wàn)小時(shí)。原子能院科研人員通過(guò)HI-13串列加速器在核物理基礎(chǔ)研究、核技術(shù)應(yīng)用研究、核數(shù)據(jù)研究及航天微電子器件單粒子效應(yīng)研究領(lǐng)域，取得了一批具有國(guó)際、國(guó)內(nèi)重要影響的科研成果。
歷程
1986年開(kāi)始，在串列加速器上開(kāi)展了關(guān)鍵核數(shù)據(jù)測(cè)量，為中國(guó)評(píng)價(jià)核數(shù)據(jù)庫(kù)提供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中，快中子激發(fā)函數(shù)測(cè)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，為我國(guó)核裝置的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
1987年，在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了壘下重離子熔合裂變機(jī)制的研究。
1990年，應(yīng)用加速器質(zhì)譜方法測(cè)量了中太平洋海底多金屬結(jié)核10Be剖面分布，提供了海底資源生長(zhǎng)年代和賦存規(guī)律的重要依據(jù)，為我國(guó)獲準(zhǔn)中太平洋C-C區(qū)海域30萬(wàn)平方公里海底資源的開(kāi)采權(quán)作出了重要貢獻(xiàn)。
1991年，在串列加速器上合成了新核素90Ru，結(jié)束了中國(guó)人在發(fā)現(xiàn)新核素上的歷史空白。
1993年，串列加速器上建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)放射性次級(jí)束裝置。
1995年完成了2H(7Be,8B)n反應(yīng)角分布測(cè)量，間接確定了7Be(p,公式)8B反應(yīng)的天體物理S17（0）因子，為太陽(yáng)中微子丟失現(xiàn)象提供了新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
進(jìn)程
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，HI-13串列加速器為國(guó)家科技創(chuàng)新的重大需求發(fā)揮著不可或缺的技術(shù)支撐作用。
在核物理基礎(chǔ)研究方面，我國(guó)科研人員正瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿研究，力爭(zhēng)取得具有國(guó)際影響力的科研成果，為核物理發(fā)展研究發(fā)揮重要作用。重離子核反應(yīng)研究上，主要開(kāi)展近壘和壘下重離子核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，以揭示碰撞核內(nèi)部和相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由度的多維耦合及組合體系的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；放射性核束物理與核天體物理研究上，已經(jīng)在加速器次級(jí)束流線上產(chǎn)生了純度較好的6He等次級(jí)束，間接測(cè)量了6He(p,公式)7Li等天體物理重要反應(yīng)，首次觀察到6Li第二激發(fā)態(tài)的中子-質(zhì)子暈結(jié)構(gòu)和14O的能級(jí)結(jié)構(gòu)，研究成果在Phys. Rev. Lett等國(guó)際著名刊物發(fā)表后，引起國(guó)際同行高度關(guān)注，2010年獲國(guó)家基金委創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持。
在核技術(shù)應(yīng)用研究方面，繼續(xù)為國(guó)家資源、環(huán)境、材料、生命等學(xué)科作出重要貢獻(xiàn)。微電子器件單粒子效應(yīng)研究上，建成了重離子單粒子效應(yīng)專(zhuān)用輻照裝置，運(yùn)行穩(wěn)定性、試驗(yàn)效率等多方面技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，與全國(guó)20多家科研單位合作開(kāi)展單粒子效應(yīng)評(píng)估試驗(yàn)，其結(jié)果在我國(guó)多個(gè)航天工程和“核高基”重大專(zhuān)項(xiàng)中獲得實(shí)際應(yīng)用，在我國(guó)航天事業(yè)的快速發(fā)展中發(fā)揮著重要作用；通過(guò)國(guó)際上五個(gè)大型加速器質(zhì)譜系統(tǒng)之一的原子能院加速器質(zhì)譜系統(tǒng)，開(kāi)展10Be等十余種核素的高靈敏度測(cè)量，開(kāi)展核安全高靈敏監(jiān)測(cè)、地質(zhì)資源、環(huán)境污染、核物理與天體物理、生物醫(yī)學(xué)示蹤等應(yīng)用研究，為國(guó)家核安全、海洋與地下水資源調(diào)查、核環(huán)境評(píng)估、核數(shù)據(jù)測(cè)量、骨質(zhì)疏松研究提供新方法新技術(shù)。
在核數(shù)據(jù)測(cè)量與評(píng)價(jià)研究方面，按照“小規(guī)模，高水平，有特點(diǎn)”的指導(dǎo)原則，通過(guò)快中子雙微分截面、激發(fā)函數(shù)、裂變產(chǎn)額、核衰變數(shù)據(jù)、原子分子數(shù)據(jù)等測(cè)量，開(kāi)展了重要核素的核數(shù)據(jù)測(cè)量與評(píng)價(jià)，為我國(guó)核裝置的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障，滿足國(guó)家核工程的重大需求。裂變產(chǎn)額、活化反應(yīng)截面、雙微分截面、瞬發(fā)裂變中子能譜、高能公式射線測(cè)定、核衰變數(shù)據(jù)、原子分子數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，為我國(guó)核產(chǎn)品研制提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。
此外，串列加速器在高自旋態(tài)、核效應(yīng)分析和輻射生物等研究領(lǐng)域也開(kāi)展了一系列工作。
發(fā)展
作為中國(guó)原子能科學(xué)研究院四大科學(xué)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目之一，串列加速器升級(jí)工程于2011年4月28日正式開(kāi)工，將于2014年4月建成世界上首臺(tái)100MeV緊湊型強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器。同時(shí)，串列加速器升級(jí)工程還將積極引進(jìn)超導(dǎo)直線加速器和多粒子可變能量回旋加速器，建設(shè)先進(jìn)放射性核素裝置等終端設(shè)備，促進(jìn)串列加速器綜合科研能力提升。它的建成和應(yīng)用，將開(kāi)拓核物理研究的新方向，滿足國(guó)際前沿科學(xué)研究的需要和核工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域的國(guó)家重大需求，實(shí)現(xiàn)核物理與天體物理、材料科學(xué)、生命科學(xué)、加速器技術(shù)等多學(xué)科的交叉發(fā)展。
隨著串列加速器升級(jí)工程的建成和投入使用，原子能院作為我國(guó)先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性、前瞻性的綜合性核科研基地，將為我國(guó)核工業(yè)發(fā)展和核科學(xué)進(jìn)步再立新功，再創(chuàng)輝煌。
榮譽(yù)
20多年來(lái)，串列加速器實(shí)驗(yàn)室按照國(guó)內(nèi)外開(kāi)放的模式運(yùn)行與管理，在核物理基礎(chǔ)和應(yīng)用研究方面取得了一大批具有國(guó)家需求背景和國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果，獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)8項(xiàng)，國(guó)防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)25項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外核心期刊發(fā)表論文1311篇，其中SCI收錄639篇。
人才培養(yǎng)、合作
串列加速器實(shí)驗(yàn)室已成為我國(guó)重要的核科學(xué)研究中心和高級(jí)核科學(xué)研究人員的培養(yǎng)基地，為國(guó)家培養(yǎng)了一批核科技高級(jí)人才，并與來(lái)自國(guó)內(nèi)50多家研究單位和美、英、韓、日、俄、德、意等國(guó)的科學(xué)家開(kāi)展了合作研究，建立了良好的國(guó)內(nèi)國(guó)際合作關(guān)系。
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