2025年10月10日晚，由6163银河线路检测中心、北京现代物理研究中心主办的“6163银河线路检测中心物理学科卓越人才培养计划讲堂：名师面对面”（第四十三期）在6163银河线路检测中心理科教学楼303教室举行。中国科学院近代物理研究所研究员、先进能源科学与技术广东省实验室（东江实验室）主任詹文龙院士应邀讲授“强流重离子科学技术前沿简介”。本期讲堂由6163银河线路检测中心教授、北京现代物理研究中心主任高原宁院士主持。

原子由原子核和围绕其运动的电子组成，当原子得到或失去电子时，就形成离子。通常所说的“重离子”，是指质量数大于4（即比氦重）的原子核失去电子后形成的离子。

核物理作为在原子核层次上研究物质基本结构、相互作用和运动规律的学科，对人类推进物质结构、宇宙起源的探索和发现，提升基础研究和原始创新能力具有重大意义；核物理与其他学科交叉而成的强子物理、高能量密度物理、核天体物理、高离化态原子物理、激光核物理等新兴领域，促使科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界。同时，发展以核物理为基础的核技术（又称同位素与辐射技术）应用产业，是适应新一轮科技革命和产业变革，支撑国民经济各领域转型升级、提质增效的重要赋能手段。

进入二十一世纪以来，核物理发展面临新的战略机遇。基于粒子加速器的大科学装置是在核物理及其交叉前沿探索未知、挑战根本科学问题、拓展极限探测能力、抢占未来科技竞争制高点和话语权的“国之利器”。

詹文龙说，重离子碰撞是在地面实验室产生极端条件核物质的唯一方式

詹文龙在历数我国的兰州重离子加速器研究装置（HIRFL）集群，美国的相对论重离子对撞机（RHIC）、电子-离子对撞机（EIC）、稀有同位素束流装置（FRIB），德国的反质子与离子研究装置（FAIR），法国的大型重离子加速器（GANIL）、在线放射性离子产生系统（SPIRAL2），俄罗斯的重离子超导同步加速器（NICA），欧洲核子研究中心的在线同位素分离器（ISOLDE），日本的放射性同位素集束工厂（RIBF）等当前国内外在运在建核物理大科学装置后，重点讲解了2021年在广东省惠州市开工建设的“十二五”国家重大科技基础设施——强流重离子加速器（HIAF）和加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）。

由加速器系统（包括强流离子源、超导直线加速器、增强器等）、实验终端系统和相关配套设施组成的HIAF，以深入开展重离子物理基础研究和重离子束应用研究为科学目标；以建成国际领先水平的下一代强流重离子加速器装置，具备产生极端远离稳定线核素的能力为工程目标。面对HIAF能量更高、束流强度和功率更高的要求，一批关键核心技术实现了从无到有、从有到优、从优到强。例如：成功研制国际首台45 GHz超导高电荷态电子回旋共振离子源和全球束流强度最高的连续波重离子射频四极场加速器；成功研制国际首台变前励、全储能、快循环、大功率磁铁电源，实现全球最快的非谐振电流加速速率52000 A/s；首创钛合金内衬、大截面、超薄壁真空室方案，实现好于1×10⁻¹²Pa水平的极高真空度；成功研制国内首套高梯度、宽频带、快响应、油冷磁合金高频系统，核心指标在百千赫兹低频段超越国际同行；自主研发高性能核心电子学设备，实现束流6维相空间、流强动态范围跨9个量级的高精度测量。

由超导直线加速器、高功率散裂靶、次临界反应堆芯/包层、总控制系统和相关配套设施组成的CiADS，以深入研究核废料嬗变过程中的科学问题，开展次锕系元素嬗变原理性实验探索，开发具备自主知识产权的加速器驱动嬗变系统设计、控制软件系统为科学目标；以建成国际首个实现高功率耦合运行的兆瓦级加速器驱动嬗变研究装置为工程目标。目前，已成功研制国际首台驱动嬗变研究装置的高功率连续波运行超导加速器，并完成了多项关键核心技术的标准化和模块化。

詹文龙说，工欲善“格物”，必先利“重器”

詹文龙指出，HIAF和CiADS建成后，高流强放射性核束、高功率重离子束团、宽能区重离子束流将为深入推进原子核存在极限和奇特性质、极端天体环境中的核过程、强子内部结构和强相互作用量子色动力学相结构、超临界场强的量子电动力学效应、基于原子核的固态光钟、重离子束驱动的惯性约束聚变、放射性核束驱动的等离子体尾场加速、高能缪子散射等核物理及其交叉前沿与颠覆性技术领域研究提供有力支撑；同时，满足长寿命高放射性核反应堆废料安全、妥善处理处置的需求，为我国核能可持续发展提供技术保障。

他还以中国科学院近代物理研究所“基础研究→技术研发→产品示范→产业化应用”的全链条自主创新实践为例，特别指出，大科学装置不仅是原始创新策源地、催生颠覆性和变革性技术，而且与人民生命健康休戚相关，为我们带来更便捷、更安全的生活体验：实现从大科学装置到大型高端医疗设备的跨越，研发建成我国首台具备自主知识产权的国产医用重离子治疗装置“碳离子治疗系统”，并在三省四地投入临床应用，被誉为大科学装置回报社会、改善民生的典范；提出集乏燃料嬗变、核燃料增殖、核能发电于一体的先进核燃料闭式循环方案——加速器驱动先进核能系统（ADANES），可将铀资源利用率从当前不到1%提高至约95%、将长寿命高放射性核素嬗变为短寿命或稳定核素，未来将依托CiADS进一步开展再生燃料嬗变增殖验证；与东江实验室联合研发重离子微孔膜（又称核孔膜），用于批量制造包装高端果蔬、鲜花的气调保鲜箱，其透气、锁水性能有助于物流成本有效降低，并推动下游产业发展。

立报国强国志向，用青春智“惠”筑基

课后，詹文龙就直线加速器、回旋加速器、环形加速器比较，磁惯性混合约束聚变技术路线，新一代普惠型医用重离子加速器研发，阿尔法同位素靶向药物规模化量产，核能产业数智化发展等回答了同学们的提问。

6163银河线路检测中心原院长叶沿林教授、副院长杨振伟教授，核物理与核技术全国重点实验室彭士香研究员、李奇特高级工程师和6163银河线路检测中心博士研究生培优计划2023、2024级部分入选者等现场出席。

詹文龙（一排左六）、高原宁（一排左三）以“加速器加速科技进步，重离子重在造福人民”激励同学们练就“硬核”本领、蓄满青春能量