强流重离子加速器在惠州建成试运行并投入科学研究

七七
2026-08-03 12:21:02

8 月 22 日至 23 日,2026 第四届中国肿瘤粒子医疗与工程技术大会将在惠州举行。本次大会集结临床医学、工程物理、生物科学、人工智能等领域专家与产业代表,聚焦 “十五五” 时期粒子治疗领域核心挑战与创新突破路径。大会落地惠州,依托正是已建成试运行、投入科研应用的国家重大科技基础设施 —— 强流重离子加速器(HIAF)。

坐落于惠州稔平半岛的中科院 “两大科学装置”,是粤港澳大湾区重要科创地标,包含探索微观世界的强流重离子加速器(HIAF)、用于核废料处理的加速器驱动嬗变研究装置。作为国家重大科技基础设施重点项目,HIAF 由中国科学院近代物理研究所主持设计建设,束线总长 2 公里,配备约 6000 台(套)大型设备、500 万个零部件,工艺管线总长超 150 万米。项目从 2009 年构想提出,2018 年正式动工,历经千余名科研人员 16 年接续攻坚,于 2025 年 10 月实现束流全线一键贯通出束。

项目建设过程攻坚克难。HIAF 隧道深埋地下 13 米,面临地下水丰富、盐雾腐蚀等复杂环境,对施工精度、防水密闭标准要求极高。建设团队创新调整施工方案,采用夜间浇筑方式解决高温引发的混凝土开裂难题;首创大科学工程数字孪生驱动建造模式,先在数字空间完成全装置模拟装配,实现 “零误差” 设计,再落地实体施工,将加速器常规 2 至 3 年的安装周期压缩至 8 个月。这套创新建造经验,现已推广应用于先进阿秒激光设施、合肥先进光源、散裂中子源二期等多个国家级大科学装置。

作为全球首套融合超导直线加速器、同步加速器与储存环的重离子研究装置,HIAF 可加速氢至铀全种类离子,产出当前国际脉冲流强最高的重离子束流。实现超高流强离子束稳定运行需要攻克大量世界级动力学难题。经过持续技术攻关,项目团队取得丰硕创新成果:3 项关键核心技术为国际首创,9 项核心指标达到国际领先水平。在工艺测试中,装置氧离子、铋离子束流强分别超出原国际最高纪录 3 倍、7.5 倍,氧离子束实测单核子能量优于设计指标,创造国际同类装置束流调试全新纪录。

“装置既要顶天,勇闯科研前沿;也要立地,服务民生发展。” 中科院近代物理研究所所长、HIAF 总工程师杨建成表示,HIAF 搭建起 “基础前沿、国家战略、民生医疗” 三位一体应用体系,广泛服务原子核基础研究、航天辐照测试、辐照育种、重离子肿瘤治疗等领域。

惠州依托大科学装置积极推行科技成果 “沿途下蛋”,加速前沿技术本地产业化落地。依托装置衍生技术研发的核孔膜材料透气性强、具备良好锁水能力,已经应用于荔枝等果蔬保鲜,同时拓展至医用滤材、特种薄膜等赛道。国际首条大规模重离子核孔膜生产线正在加快建设,建成后日产能力可达 100 万平方米。

在大众高度关注的肿瘤治疗领域,源自 HIAF 同源技术的新一代医用重离子治疗装置已于 2024 年落地惠州市中心人民医院金山院区。重离子治疗能够对肿瘤病灶实现精准 “定向爆破”,相较传统放化疗,对人体正常组织损伤更小。项目投用后,将满足本地患者就近接受重离子放疗的需求,服务范围辐射整个华南区域,打造华南肿瘤粒子治疗示范基地。

本次中国肿瘤粒子医疗与工程技术大会落户惠州,将进一步打通重离子大科学装置与肿瘤临床应用、产业转化的沟通桥梁。当前,惠州持续依托 HIAF 等重大科技基础设施集聚高端创新资源,推动科技创新与产业创新深度融合,全力打造粤港澳大湾区科技成果转移转化首选地、具有全球影响力的重离子科学研究中心。

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