我國(guó)能量最高質(zhì)子回旋加速器首次出束

7月4日，由中國(guó)原子能科學(xué)研究院自主研發(fā)的世界首臺(tái)100MeV（兆電子伏）質(zhì)子回旋加速器首次調(diào)試出束：調(diào)束指令發(fā)出，低能量的負(fù)氫離子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下不斷旋轉(zhuǎn)并加速，在達(dá)到百兆電子伏后并引出時(shí)，熒光靶上出現(xiàn)一道藍(lán)色的光斑。這標(biāo)志著該院承建的國(guó)家重點(diǎn)科技工程——HI-13串列加速器升級(jí)工程的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)設(shè)施建成，也標(biāo)志該工程重大里程碑節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。

2003年7月，HI-13串列加速器升級(jí)工程經(jīng)原國(guó)防科工委批準(zhǔn)立項(xiàng)，主要是在原子能院現(xiàn)有的HI-13串列加速器前端新建一臺(tái)強(qiáng)流回旋加速器，在后端新建一臺(tái)超導(dǎo)直線增能器。升級(jí)完成后，將建成國(guó)際上最大的緊湊型強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器，也是我國(guó)自主創(chuàng)新、自行研制的能量最高的質(zhì)子回旋加速器，在已有串列加速器實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，逐步形成一器多用、多器合用、多領(lǐng)域、多學(xué)科的科學(xué)研究平臺(tái)，填補(bǔ)我國(guó)中能強(qiáng)流質(zhì)子回旋加速器、高分辨同位素分離器和超導(dǎo)重離子直線加速器的空白，達(dá)到目前國(guó)際同類裝置的先進(jìn)水平，使我國(guó)成為少數(shù)幾個(gè)擁有新一代放射性核束加速器的國(guó)家。

該加速器總設(shè)計(jì)師張?zhí)炀粞芯繂T說，為了在核物理、生命科學(xué)、材料科學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)研究，核醫(yī)學(xué)、放射醫(yī)學(xué)等應(yīng)用研究方面發(fā)揮獨(dú)特作用，并結(jié)合大量的強(qiáng)流束流動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果和大量工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們最終將該加速器設(shè)計(jì)的目標(biāo)確定為100MeV。而將加速器設(shè)計(jì)為緊湊型，可保證高流強(qiáng)、高效率，降低建造費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。

能量從30MeV提升到100MeV，許多技術(shù)要求有質(zhì)的區(qū)別。100MeV質(zhì)子回旋加速器直徑6.16米、總重量475噸，主磁鐵組合加工精度要求高于0.05毫米。它的研制成功，表明原子能院掌握了特大型超精密磁工藝技術(shù)、大功率高穩(wěn)定度高頻技術(shù)、大抽速低溫真空技術(shù)等一批質(zhì)子回旋加速器核心技術(shù)，取得了一系列的創(chuàng)新性成果。

加速器是核科學(xué)研究的重要平臺(tái)，可開展中子物理、新核素合成、質(zhì)子生物醫(yī)學(xué)效應(yīng)、質(zhì)子輻照效應(yīng)等方面研究，大型質(zhì)子回旋加速器研發(fā)技術(shù)還可用于現(xiàn)代醫(yī)療。放射性治療是目前癌癥治療的重要手段之一。與X射線和電子束照射相比，由于質(zhì)子有尖銳的“布拉格峰”，其在腫瘤處劑量最大，腫瘤前部小于1/3腫瘤處的劑量，腫瘤后部幾乎沒有劑量，對(duì)正常組織損傷小、副作用小，因此在轟擊癌細(xì)胞的過程中將最大限度地保護(hù)人體正常組織。

原子能院是我國(guó)加速器起步和發(fā)展的搖籃，60多年來，引進(jìn)開發(fā)了各種能量和類型的加速器幾十臺(tái)。1987年從美國(guó)引進(jìn)的HI-13串列加速器正式投入運(yùn)行，為我國(guó)低能核物理研究做出了重要貢獻(xiàn)。