.兰州重离子研究装置[J].中国科学院院刊,2012,(Z2):46-53.

兰州重离子研究装置

        自1932年劳伦斯建成世界上第一台回旋加速器起，物理学的重大成果越来越多地出自于大科学装置，20世纪许多诺贝尔物理学奖成果是基于大科学装置实验获得的。

        近30多年来，随着大型重离子加速器、核探测技术和数据采集及处理技术的迅速发展，重离子核物理作为主要前沿领域，引领和推动原子核物理基础研究取得了长足发展，其代表性成就是美国、俄罗斯、德国合成了原子序数直至118的一批超重新元素，这对于探索原子核质量的极限、检验核壳模型理论、研究核结构及其相互作用规律具有重要意义。20世纪80年代中期以来，美国、法国、德国、日本等国实现了放射性核束的产生和应用，开辟了放射性束物理这一新的前沿领域，发现了一批中子晕核、质子晕核和新的核衰变模式，拓广和深化了核物理研究的领域和内容，成为核物理发展的又一里程碑。随着加速质子能量进入GeV能区，为强子物理研究提供了有利条件，将丰富人们对夸克层次强作用物质结构及其性质的认识。与此同时，重离子束研究与其他学科交叉融合，形成了高能量密度物理、高离化态原子物理、辐照材料和辐照生物、核天体物理等新的学科生长点。例如，日本和德国的重离子治癌研究取得了治愈6 000多病例的骄人业绩，国际上纷纷开始建造治癌专用的重离子加速器系统；重离子驱动的惯性约束核聚变前期研究和重离子辐照培育能源作物优良新品种为人类寻找清洁、安全的可再生新能源展现出美好的前景。

        这一切表明，依托先进的重离子加速器大科学装置，已经形成一个以重离子核物理为核心的学科群，既可对微观世界的强子、原子核、原子、分子、团簇，到宏观世界的等离子体、固体、天体、宇宙，进行深入了解和认知的基础研究，又可在航天、能源、材料、生物、医学等交叉学科领域开展造福人类的应用基础研究和应用研究。

        兰州重离子研究装置（HIRFL），亦称兰州重离子加速器，是我国规模最大、能量最高、离子种类齐全、束流品质最好的重离子研究装置。现在的HIRFL由ECR离子源、1.7米扇聚焦回旋加速器、大型分离扇回旋加速器、新建的冷却储存环主环和实验环、放射性束流线、实验终端等主要设施组成，用以开展重离子物理及其交叉学科研究。HIRFL是通过3项大科学工程，从低能、中能到高能，一级接一级建设起来的。

        1.5米回旋加速器：20世纪60年代初，在中科院近代物理所建成1.5米经典回旋加速器，开展轻核反应和快中子物理研究，完成了主要热核材料核参数实验测量的两项国防科研任务，为我国氢弹研制做出了贡献。70年代初将其改建成低能重离子加速器，在我国率先开展了低能重离子物理研究。

        分离扇回旋加速器：1988年12月，兰州重离子加速器建成出束，主要指标达到国际先进水平，1992年获国家科技进步奖一等奖。它的主加速器是新建的能量常数为450的大型分离扇回旋加速器（SSC），注入器是改建的1.7米扇聚焦回旋加速器（SFC）；SSC与SFC联合运行，可以把重离子加速到中能；同时，配套新建了8个实验终端，用以开展远离稳定线新核素合成、中低能重离子碰撞和热核性质、重离子束应用等研究。

        1997年在HIRFL上建成具有创新结构的中能放射性束流线，为我国开展放射性束物理研究创造了条件；2006年具有国际领先水平的超导高电荷态ECR离子源建成并投入运行，使HIRFL的束流强度显著提高；再加上一批改造项目的实施，使HIRFL的运行水平进入国际先进行列。2005年6月，HIRFL加速成功最重的铀离子束并用于实验，使之成为国际上少数几个大型全离子加速器系统之一。

        重离子冷却储存环：2007年12月，兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL－CSR）国家重大科学工程全面建成，2008年7月顺利通过国家验收。CSR由主环（CSRm，周长161.0米）、实验环（CSRe，周长128.8米）、放射性束分离器、实验探测装置、原有装置改进、建安工程等组成，其超高真空束流管道总长约500米、各类磁铁总重约1 500吨、特殊大功率电源近300台，是一个集累积、冷却、加速、储存、内靶实验及高分辨核质量测量于一体的多功能实验装置。

        在CSR工程建设中，科技人员以创新的设计思想，建成世界上独特的重离子级联回旋加速器与双冷却储存环的耦合系统；创造性地实现了变谐波同步加速；大幅度提高了重离子束流的能量、强度和品质，主要技术指标达到或超过验收要求，并创造了国际同类加速器束流指标的最高记录。实现了诸多方面的技术创新：在国际上建成新一代电子冷却装置，首次实现了“空心”电子束对重离子束的冷却；自主研发的10^-12 mbar大型超高真空系统，比国际同类装置的最高真空度还高近一个量级；实现了高性能网络数字化控制系统；研制成功纳秒量级大功率Kicker电源；在实验环直接进行的核质量测量实验达到了10^-7的高精度。CSR的主要技术指标达到国际先进水平，而所用投资相对很少，创造了国际最佳的性能造价比。HIRFL－CSR的建成及成功运行，大大提高了我国相关领域的自主创新能力，促进了我国特别是西部相关企业的科技进步，培养和造就了一支能打硬仗的优秀中青年科技创新团队。2009年HIRFL－CSR获中科院杰出科技成就奖，2012年获国家科技进步二等奖。

        HIRFL－CSR建成后，进一步的调试工作很快取得重要进展：（1）实现主动变能量慢引出，为外靶物理实验和临床试验治疗深层肿瘤研究提供了可自动切换的中高能重离子束流；（2）与深层治癌终端联合调试，实现了主动点扫描技术，为适形调强照射治疗创造了条件；（3）成功实现了一万秒超长周期慢引出，为航天、高能物理和生物医学研究及工业应用等提供了有利条件；（4）成功加速最重的²³⁸U³²⁺离子，验证了CSR加速极重离子的能力，成为我国重离子加速器技术进入国际先进行列的重要标志之一。目前，提高HIRFL供束效率的分时供束系统以及为扩展和深化研究内容的中能重离子微束装置已经建成。

        兰州重离子加速器国家实验室：（1）1991年8月，原国家计委批准依托HIRFL成立兰州重离子加速器国家实验室，实行向国内外开放、资源共享的体制；（2）经过近年来的一系列升级改造，HIRFL的供束时间、束流指标、运行效率进入国际先进行列，现在HIRFL每年开机运行7 000多小时，提供5 000小时左右的各种重离子束流，迄今已经为国内外160多个实验用户的重离子物理及交叉学科的基础和应用研究提供了90多种不同种类、不同能量的稳定核束和100多种放射性核束，较好地满足了实验研究的需要；（3）近物所和国家实验室与14个国家40多个著名大学、科研单位、高技术企业建立了合作关系，联合成立了国家实验室原子核理论中心、多个实验物理联合中心及青年科学家小组，开展了多学科合作研究，取得一系列重要科研成果并在成果转化方面取得重要进展。

        建成出束，主要指标达到国际先进水平，1992年获国家科技进步奖一等奖。它的主加速器是新建的能量常数为450的大型分离扇回旋加速器（SSC），注入器是改建的1.7米扇聚焦回旋加速器（SFC）；SSC与SFC联合运行，可以把重离子加速到中能；同时，配套新建了8个实验终端，用以开展远离稳定线新核素合成、中低能重离子碰撞和热核性质、重离子束应用等研究。

        1997年在HIRFL上建成具有创新结构的中能放射性束流线，为我国开展放射性束物理研究创造了条件；2006年具有国际领先水平的超导高电荷态ECR离子源建成并投入运行，使HIRFL的束流强度显著提高；再加上一批改造项目的实施，使HIRFL的运行水平进入国际先进行列。2005年6月，HIRFL加速成功最重的铀离子束并用于实验，使之成为国际上少数几个大型全离子加速器系统之一。

        重离子冷却储存环：2007年12月，兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL－CSR）国家重大科学工程全面建成，2008年7月顺利通过国家验收。CSR由主环（CSRm，周长161.0米）、实验环（CSRe，周长128.8米）、放射性束分离器、实验探测装置、原有装置改进、建安工程等组成，其超高真空束流管道总长约500米、各类磁铁总重约1 500吨、特殊大功率电源近300台，是一个集累积、冷却、加速、储存、内靶实验及高分辨核质量测量于一体的多功能实验装置。

        在CSR工程建设中，科技人员以创新的设计思想，建成世界上独特的重离子级联回旋加速器与双冷却储存环的耦合系统；创造性地实现了变谐波同步加速；大幅度提高了重离子束流的能量、强度和品质，主要技术指标达到或超过验收要求，并创造了国际同类加速器束流指标的最高记录。实现了诸多方面的技术创新：在国际上建成新一代电子冷却装置，首次实现了“空心”电子束对重离子束的冷却；自主研发的10^-12 mbar大型超高真空系统，比国际同类装置的最高真空度还高近一个量级；实现了高性能网络数字化控制系统；研制成功纳秒量级大功率Kicker电源；在实验环直接进行的核质量测量实验达到了10^-7的高精度。CSR的主要技术指标达到国际先进水平，而所用投资相对很少，创造了国际最佳的性能造价比。HIRFL－CSR的建成及成功运行，大大提高了我国相关领域的自主创新能力，促进了我国特别是西部相关企业的科技进步，培养和造就了一支能打硬仗的优秀中青年科技创新团队。2009年HIRFL－CSR获中科院杰出科技成就奖，2012年获国家科技进步二等奖。

        HIRFL－CSR建成后，进一步的调试工作很快取得重要进展：（1）实现主动变能量慢引出，为外靶物理实验和临床试验治疗深层肿瘤研究提供了可自动切换的中高能重离子束流；（2）与深层治癌终端联合调试，实现了主动点扫描技术，为适形调强照射治疗创造了条件；（3）成功实现了一万秒超长周期慢引出，为航天、高能物理和生物医学研究及工业应用等提供了有利条件；（4）成功加速最重的²³⁸U³²⁺离子，验证了CSR加速极重离子的能力，成为我国重离子加速器技术进入国际先进行列的重要标志之一。目前，提高HIRFL供束效率的分时供束系统以及为扩展和深化研究内容的中能重离子微束装置已经建成。

        兰州重离子加速器国家实验室：（1）1991年8月，原国家计委批准依托HIRFL成立兰州重离子加速器国家实验室，实行向国内外开放、资源共享的体制；（2）经过近年来的一系列升级改造，HIRFL的供束时间、束流指标、运行效率进入国际先进行列，现在HIRFL每年开机运行7 000多小时，提供5 000小时左右的各种重离子束流，迄今已经为国内外160多个实验用户的重离子物理及交叉学科的基础和应用研究提供了90多种不同种类、不同能量的稳定核束和100多种放射性核束，较好地满足了实验研究的需要；（3）近物所和国家实验室与14个国家40多个著名大学、科研单位、高技术企业建立了合作关系，联合成立了国家实验室原子核理论中心、多个实验物理联合中心及青年科学家小组，开展了多学科合作研究，取得一系列重要科研成果并在成果转化方面取得重要进展。

        多年来，各方面的实验用户在HIRFL上进行的重离子物理基础和应用研究、重离子加速器技术研究取得了一系列重要成果。自兰州重离子加速器国家实验室成立以来，近物所在HIRFL上的研究成果中有60项获国家和省部级自然科学奖、科技进步奖等，其中国家奖9项。

        从1992—2000年，近物所在重质量丰中子区等核区合成了19种新核素，实现了我国新核素合成零的突破。近几年又合成了6种新核素，其中包括²⁵⁹Db¹⁰⁵和²⁶⁵Bh¹⁰⁷两种超重新核素，使我国新核素合成研究首次跨入超重区，开启了超重新元素探索研究的征程。在中重缺中子区，还首次将“质子-γ”符合方法用于鉴别近质子滴线新核素；观测了22种核的β缓发质子衰变；首次建立了15种近滴线核的EC/β+衰变纲图、14种核的高自旋态能级纲图，扩展了其他18种核的高自旋态能级纲图。20多年来，新核素合成、鉴别和研究成果共获国家自然科学奖二等奖2项，中科院自然科学奖一等奖2项，甘肃省自然科学奖一等奖2项；7次入选年度中国十大科技成就、科技新闻和科技进展，入选建国60周年“创新中国60项科技成就”。

        从理论和实验两方面对重离子碰撞及热核性质的同位旋相关性进行研究，获得了一些重要成果。实验证实了热核衰变从级联发射到多重碎裂的过渡特性，观测到了核物质比热性质随激发能的变化（相变）及不同系统之间的差别；实验证明中能重离子反应中同位旋自由度存在弛豫过程。“高激发核的温度及时空演化研究”和“质量数A＝170核区形变双奇核高自旋态核结构实验研究”，分别获2000年度和2004年度甘肃省科技进步奖一等奖。

        原子核质量是描述原子核最基本的参数。远离稳定线短寿命原子核的精确质量数据在核物理和核天体物理研究中具有重要的科学意义。

        从2007年底开始，近代物理所的科研人员建立了先进的原子核质量精确测量装置（IMS和SMS质量谱仪），利用兰州重离子冷却存储环提供的高能量³⁶Ar、 ⁵⁶Ni、 ⁷⁸Kr、 ⁸⁶Kr束流进行了一系列实验测量工作，首次精确测量了16个原子核的质量，提高了27个核素的质量精度，其相对误差达到了10^-7—10^-6。

        近质子滴线短寿命核素质量的精确实验测量在国际上竞争激烈，特别是针对⁶⁴Ge、⁶⁸Se和⁷²Kr附近的核素，由于它们对X 射线爆以及中子星研究具有十分重要的意义，吸引了世界上著名实验室的关注，竞争更为激烈。通过精确测量一系列核素的质量，如⁶⁵As和⁵³Ni质量的首次测定，我们对天体核合成快质子俘获过程以及原子核中的同位旋对称性及其破缺进行了研究，研究成果发表在Physical Review Letters上。这标志着我国在原子核质量精确测量方面实现了突破，处于国际领先地位。

        2008年11月，法国质谱中心与我所签署了协议，将国际原子质量评估中心的工作移交到近代物理所，评估并发表原子核质量数据。2012年，以法国质谱中心和近物所为主，联合德国、美国相关研究机构，共同编辑的最新版本原子核质量数据评价AME2012，已于Chinese Physics C第12期发表。

        用重离子束治疗肿瘤，具有对健康组织损伤较小、对肿瘤杀伤作用较强、可适形精确调强治疗、实时在线监控等优点，被誉为当代最佳的放疗用射线。近物所进行了10多年的重离子治癌前期研究，在HIRFL上建成浅层（深度小于2.5厘米）治癌装置。从2006年开始，与当地医疗单位合作，利用中能碳离子束试验治疗了8批103例浅层肿瘤患者，患者4年存活率超过60%。研究成果获得甘肃省2008年度科技进步奖一等奖。2008年底，在CSRm上建成深层肿瘤（深度大于2.5厘米）治疗终端和37米长的专用束运线，进行了束流调试及首批细胞和动物实验。截至2013年1月，利用深层肿瘤治疗终端已进行了91例深层肿瘤患者的临床治疗实验，疗效显著。“重离子束对肿瘤靶区的三维适形照射装置”被评为“2010年度百件优秀中国专利”之一，获得第13届中国专利奖优秀奖。

        近物所利用设计建造HIRFL-CSR过程中掌握的关键技术，自主设计了世界上环形同步加速器周长最短、性价比最高的重离子治疗专用装置，受国家食品药品监督管理局委托编写了重离子治疗国家标准。2012年，近代物理所控股的兰州科近泰基新技术有限责任公司分别与甘肃省武威肿瘤医院和兰州重离子医学产业投资有限公司签订了重离子治疗专用装置商务合同，每台装置示范价格5.5亿元，合同金额共计11亿元。2010年5月，国务院办公厅《关于进一步支持甘肃经济社会发展的若干建议》中明确将“支持重离子加速器治癌装置等医疗器械产业发展”列为战略性新兴产业，重离子治疗装置产业化迎来了极好的发展机遇。2011年11月，近物所控股的兰州科近泰基公司通过了由甘肃省食品药品监督管理局审评认证中心组织的申请第三类《医疗器械生产企业许可证》的现场考核。重离子治疗装置是迄今最大的医疗器械，申请第三类《医疗器械生产企业许可证》是专用装置产业化的重要步骤，对于推进重离子治疗装置的产业化进程具有十分重要的意义。

        自20世纪80年代以来，近物所在HIRFL上开展了空间单粒子效应机理研究。近年来，研制成功新的地面模拟实验装置，与航天部门科研院所和高校共50多个单位合作，利用中高能重离子束对我国自主研制的大量航天电子器件、大规模集成电路进行了空间单粒子效应地面模拟验证实验，对器件性能进行了安全检测和筛选，近几年HIRFL每年为单粒子试验提供束流超过1 000小时。这些实验结果，为航天元器件抗辐射设计制造和安全运行提供了技术支撑，为型号选用国产器件提供了技术数据，对我国航天事业的快速发展做出了贡献。

        近物所从20世纪90年代开始与地方农科院和育种中心合作，利用HIRFL提供的重离子束，先后选育出高产、优质、矮杆、抗倒伏、耐干旱、抗干热风的春小麦新品种“陇辐2号”和抗逆性强、抗病虫性广、提前抽薹率低、丰产性好的当归新品种“岷归3号”，分别示范推广种植819.7万亩和4.47万亩，获经济效益7.95亿元和0.46亿元。近物所还对现有甜高粱品种进行辐照诱变改良，筛选出早熟、高糖、多抗的甜高粱新品系，建成甜高粱循环经济产业链并在省内外多处布点推广。此外，对蓖麻、新疆棉花、玉米、马铃薯、牧草、黄芪、花卉和白皮脆瓜等作物的辐照都获得了相应的有益突变株系和一批新品系，辐照后的蓖麻产量增加了数倍，棉花产量翻番。重离子辐照诱变育种为区域经济社会发展和生态环境改善做出了重要的贡献。

        基础研究：远离稳定线原子核的质量精确测量、超重核合成及质子滴线附近镧系核素的奇异衰变谱学研究、超重元素探索和新核素合成、基于重离子冷却储存环的高精度分子谱学研究、不稳定原子核的谱学及核结构实验研究、CSR上放射性束物理相关研究、地下核天体物理前期研究等。

        应用基础和应用研究：重离子治癌关键科学技术问题研究，包括重离子治癌机理研究、重离子治癌临床前期及临床研究、重离子束治癌治疗计划系统的研究与开发；重离子辐照诱变育种技术研究；新概念高效太阳能电池探索（子项）、高精度在线快速测钾仪的研制、太阳能海水淡化项目——铀的提取、盐湖卤水中铀分析方法研究、特种生物吸附剂对海水中铀的富集研究等。

        加速器和实验装置：重离子加速器物理和技术前沿课题研究、加速器及探测器研究、依托国内大科学装置的粒子物理、高能物理与核物理探测技术和实验方法研究等。中科院大科学装置维修改造及开放研究项目有：HIRFL-CSR实验装置改造、HIRFL束流输运及分时供束系统改造、SSC高频系统改造、HIRFL-CSR环境温度控制的改造；非稳定核的特性研究、蒸发冷却技术在加速器领域应用研究。上述主要科研任务来源于国家、部委和中科院的重大重点科技计划。

        重离子核物理、强子物理：深入开展超重新核素合成研究和超重核性质研究，极端条件下原子核结构、性质及奇异衰变模式研究，核物质状态方程的同位旋效应及其在核天体物理中的应用研究。研究重子激发谱、共振态和一些强子的稀有衰变道，寻找多夸克态和混杂态，探索核介质中强子性质改变和手征对称性的部分恢复。力争合成原子序数Z>110的超重新核素，取得一批重要的创新成果。

        高离化态原子、分子和团簇物理，重离子辐照材料研究：发展完全测量和极快速成像技术，开展高离化态重离子原子谱学研究和强场中量子电动力学效应检验，极端条件下原子碰撞动力学研究，高激发、多激发等特殊原子分子的性质和结构研究，多电子重组过程研究，量子多体动力学研究、量子相干和分子初态中量子纠缠现象研究。进行极端条件下离子束与物质相互作用研究，快重离子辐照效应研究，探索原子水平可控及纳米特殊结构材料、抗辐照材料、特殊功能材料制备新途径及材料辐照效应特殊分析技术，优先发展与核聚变能源研究相关的新材料、特殊光电材料和航天半导体芯片单粒子效应的地面模拟研究。

        高能量密度物理，重离子惯性约束核聚变能源前期研究：开展强流重离子束的加速、传输、聚焦及压缩研究，高能量密度等离子体性质研究，高温高密度等离子体性质的诊断研究等，掌握该领域的关键基础知识；开展重离子驱动的小型先进能源试验装置研制工作，掌握其关键技术。

        重离子治癌生物物理、辐照育种等辐照生物效应研究：开展重离子和质子治癌若干重要物理问题研究，为进一步发展我国离子束治癌技术提供科学依据。开展离子束在农学及医药领域的应用研究，地面模拟空间环境中的辐照生物效应研究等，特别要利用西北地区光照充足的优势，重点培育耐旱、高产、含糖量高的能源作物优良新品种，以及高效价的微生物新菌种。

        先进离子加速器研究：（1）开展强流离子加速器物理与技术研究，固定磁场交变梯度（FFAG）加速器研究，激光离子源研制，冷却储存环中随机冷却、束团非绝热压缩和慢引出等新技术研究；（2）完成作为CSR另一注入器的强流直线加速器设计建造任务，开展强子物理和重离子物理研究；（3）争取早日立项建设强流重离子加速器装置（HIAF），为解决重离子束在基础和应用研究中的重大科技问题创造更先进的实验条件；（4）完成兰州重离子治疗中心示范装置的建造任务，起草重离子治疗肿瘤装置企业标准，取得生产第三类医疗器械的相关许可，以便定型生产，早日实现产业化。

        HIRFL及新建的CSR上的研究工作，由兰州重离子加速器国家实验室组织与管理。实验用户可以按照国家实验室发布的实验指南提出束流时间申请，由国家实验室学术委员会进行审议并提出安排意见，经国家实验室主任批准后即可在装置上进行实验研究。

        近物所既是大科学装置及实验平台的建设者、运行维护及改进的组织者，又是进行多学科创新研究的主要用户之一。今后，近物所和国家实验室将继续以“扩大开放，加强合作，资源共享”为宗旨，与国际一流研究机构建立密切的学术交流与合作关系，组建联合研究团队，对若干国际前沿的重大基础性课题进行共同研究。

        与国内研究型大学、著名研究机构和高技术企业建立密切的合作关系，成立了科学家小组、联合实验中心、技术攻关小组等联合研究团队，开展重离子核物理及交叉学科的基础和应用研究，承接加速器等科学装置的研制任务，共同争取承担国家及省部委的重大科技项目。

        与地方联合建立重离子治癌、辐照育种、新药研制、粒子束辐照技术等高科技中心，将大科学装置建设和基础研究过程中形成的新技术加以推广应用，服务于国防、农业、材料、医学、环境保护等，协助解决生产建设中的相关科技问题，为高技术产业化和区域经济发展提供技术支持。

        为配合中科院“创新2020”目标的制定和完成，近物所认真总结过去，仔细梳理未来的发展，制定了“十二五”发展的“一三五”规划。通过广泛深入调研和多次研讨，瞄准国家重大战略需求和国际学科前沿，确定了重离子科学的未来发展目标：依托重离子研究装置，充分发挥重离子束流不可替代的优势，解决核物理前沿和重离子束应用领域的重大科技问题，形成在国际上有重大影响的重离子科学研究中心。力争在原子核质量精确测量和重离子束应用领域取得重大突破，并着力培育先进离子加速器关键技术、先进核能装置材料、极端条件下的重离子物理、空间辐射效应地面模拟等重点研究方向。

        重大突破：（1）原子核质量精确测量取得重大突破。实现30种短寿命原子核质量的首次测量，提高50种原子核质量数据精度，在天体核合成过程和原子核壳层结构演化等研究方向上取得重大成果。使近物所成为国际原子质量评估中心，组织发布原子质量评估数据；（2）在重离子束应用领域创造显著的社会经济效益。建立重离子治疗肿瘤装置企业标准，为技术和产业发展提供依据。建立1—2家重离子治疗肿瘤示范中心。增建注入器，完善模拟平台，研究单粒子效应机理和规律，为我国航天电子元器件抗辐加固和研发提供理论和技术支撑。培育2—3种优质农作物新品种，开展辐照药物研究，推广甜高粱等作物种植面积10万亩以上。进行核孔膜相关的技术研发，促进微孔膜在防伪、过滤、电池隔膜、微量探测等领域的推广和应用。

        重点培育方向：（1）先进离子加速器关键技术。建立强流离子束产生传输加速、高功率束团形成等方面的模拟计算软件平台，开展新方法、新技术的理论研究及集成仿真计算。掌握先进强流超导直线和环形同步加速器关键技术，保障HIAF工程建设；（2）先进核能装置材料。探索合金成份和组织结构对材料的耐高温抗辐照和抗液态金属腐蚀性能的影响机理，提出研制先进核能装置材料的初步配方。试制新材料并进行结构和性能表征，探索加工工艺对新材料综合性能的影响；（3）极端条件下的重离子物理。面向国际重离子物理前沿，凝练物理目标，开展模拟研究，研制实验装置，逐步形成新的学科生长点。探索重离子驱动产生温稠密物质的方法，研究量子效应、亚稳态相变过程和新物态。建立在CSR上开展非对称核物质高密行为研究的方法。研究爆发性天体事件中关键的核反应过程；（4）空间辐射效应地面模拟。基于重离子地基模拟实验平台，深入研究空间环境中低剂量高能离子辐射对人体系统的影响，建立空间辐射环境威胁航天员健康安全的评估体系。从细胞遗传学、分子生物学、表观遗传学和系统生物学等角度揭示辐射效应的发生机理。