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没有一蹴而就 只有厚积薄发——由大型成就展看新中国重大科技基础设施建设
2019-09-27 14:09
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  没有一蹴而就 只有厚积薄发——由大型成就展看新中国重大科技基础设施建设
庆祝新中国成立70周年
  中国战略新兴产业杂志记者| 贠天一
  中国经济导报记者| 张洽棠
  摄影| 苗露
  近日,“伟大历程 辉煌成就——庆祝中华人民共和国成立70周年大型成就展”在北京展览馆向公众开放,吸引了大批参观者。在展馆的时光隧道中,有这样一些展示格外吸引记者的注意,那便是重大科技基础设施成就。它们的历史灿若星河,分布于新中国70年各个时期的展示里,随着时间的流淌,慢慢成长,汇进了科技事业的历史成就中。


  重大科技基础设施建设需要长期技术积累
  据介绍,重大科技基础设施是为探索未知世界、发现自然奥秘、实现技术变革提供极限研究手段的大型复杂科学研究系统,是解决全球共同面临的重大问题、推动人类文明进步的时代重器。
  本次展出的500米口径球面射电望远镜(FAST)、散裂中子源(CSNS)、全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)等均为国家重大科技基础设施,为我国开展世界级科学研究、推动经济社会发展、加快人类科技进步奠定了重要物质基础。
  细看这些成就,中国经济导报记者发现,每一项都留有时间的痕迹,没有一蹴而就,只有厚积薄发。
  在展览馆的众多沙盘中,500米口径球面射电望远镜的沙盘格外显眼,在蓝色星空的背景布下,一个“银色的大碗”摆放在展台上。它被誉为“中国天眼”。FAST 工程的预研究历时13 年。1994 年起,FAST启动概念设计,借鉴国外大射电望远镜的经验,吸收当今世界上先进的望远镜技术,中国科学家提出独立建造世界最大单口径射电望远镜——500米口径球面射电天文望远镜,并开始关键技术攻关。2007年国家发展改革委批复FAST 项目建议书,FAST 工程正式立项;2011 年FAST 工程正式开工建设;2016 年9 月25 日FAST落成启用。
  在本次大型成就展“走向复兴”部分,中国散裂中子源的模型充满了科技感,银灰的色调与科幻大片中的未来建筑交相辉映。它的筹备建设时间同样很长,从2006年起即开展了一系列关键技术的预制研究工作,2011年9月正式开工建设,2018年8月通过国家验收,投入正式运行。中国散裂中子源的建设填补了国内脉冲中子应用领域的空白,技术和综合性能进入国际同类装置先进行列。
  在展览的最后部分,全超导托卡马克核聚变实验装置的视频在电子屏上循环播放,它的筹备时间更早——最新的“EAST辅助加热系统”是EAST的二期工程,国家发展改革委于2008年立项,2011年11月正式开工建设,2015年2月通过国家验收。
 
  取得突破 有巨大科研意义
  重大科技基础设施的建设和运行将为解决能源紧缺、全球气候变暖、自然灾害等威胁人类生存的全球性难题提供有效途径,此次参展的设施也正是这些领域的代表。
  国家发展改革委有关部门负责人指出,科学探索永无止境,未知世界远超人类想象。科学研究不断挑战人类认知极限,实现重大科学发现越来越离不开功能强大、系统集成的重大科技基础设施。
  据介绍,中国散裂中子源是发展中国家的第一台散裂中子源,跻身世界四大脉冲散裂中子源行列,大幅提升中国基础研究和高技术的水平,缩短中国与世界前沿30年的差距。它像一台超级显微镜,能为材料科学和技术、物理、化学化工、资源环境、生命科学、新能源等众多前沿学科提供一个功能强大的综合性研究平台,它筑巢引凤,让国内外用户在这个平台上开展各种研究。装置开放运行以来,用户申请十分踊跃,机时供不应求,已经取得了多项成果,包括新型锂离子电池材料结构、高强合金、金属玻璃、芯片中子单粒子效应等,同时也开展了航空材料、可燃冰、页岩、催化剂等领域的研究。例如,散裂中子源高压下的中子衍射技术,可用来深入研究可燃冰(甲烷水合物)的性质,将为安全、高效地开采和利用可燃冰提供科学依据。
  中国散裂中子源是粤港澳大湾区首个重大科技基础设施,将为香港和澳门地区诸多学科的中子散射研究和应用提供重大发展机遇。香港大学团队利用中国散裂中子源对其研发的超级配分钢进行了深入研究,发现了新的位错机理,为设计更高屈服强度和延展率的高强度钢材料提供了重要依据。这种新型钢材在汽车领域应用前景广阔。
  全超导托卡马克核聚变实验装置又被誉为“人造小太阳”,取得了世界最长百秒量级稳态高约束模等离子体、等离子体中心电子温度1 亿度等若干重量级原创成果,为人类开发利用核聚变能、永久摆脱能源困境创造可能。
  而500 米口径球面射电望远镜,具有极高灵敏度,已经成为人类捕捉外太空电磁信号、窥探宇宙奥秘的“重要武器”。目前已发现了超过90 颗素有“宇宙灯塔”之称的新脉冲星,为科学家研究宇宙起源和演化提供前所未有的机遇。
 
  为产业发展提供科技支撑
  除了此次成就展展出的设施外,我国还有很多重大科技基础设施取得卓越成绩,在进行科学研究的同时,也为相关产业的发展提供了科技支撑。
  据记者从此前国家发展改革委新闻发布会上获悉,当前我国重大科技基础设施布局更完整,工程技术、地球系统与环境科学等薄弱领域明显加强,设施布局明显优化,设施支撑完成了载人航天、探月工程、新药创制、大型客机研制、核心电子器件研制、高分辨率对地观测等国家重大任务,解决了高速列车研制、农作物基因改良等一系列重大科技问题,推动了我国高能物理、等离子体物理、结构生物学等领域部分前沿方向进入了国际先进行列。
  以兰州重离子加速器研究装置(HIRFL)为例,依托该装置开发出的重离子治癌装置,已初步实现产业化应用,为肿瘤治疗提供了新方案。重粒子束具有能量损失集中于末端的物理学特性和高的相对生物学特性。用于治疗肿瘤时,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射用射线。
  仍然是重离子束,在辐照诱变育种研究领域也获得了显著的经济效益。据介绍,中国科学院近代物理所利用重离子束开展了春小麦、甜高粱、棉花、玉米、瓜果、中药材、花卉和蓖麻等多种作物和微生物的诱变工作,选育出一批优良品系和突变体。其中,“陇辐2 号”春小麦已成为河西地区主要小麦品种;重离子辐照甜高粱,已构建出一条集乙醇、酵母、葡聚糖、谷氨酸、果葡糖浆、复合微生物菌剂和青贮饲料等多种生物产品的完整产业链。
  据介绍,依托兰州重离子加速器研究装置(HIRFL),我国已经形成一个以重离子科学与技术为核心,既可对微观世界的强子、原子核、原子、分子、团簇,宏观世界的等离子体、天体、宇宙,进行深入了解和认识,又可在航天、能源、材料、生物、医学等领域直接造福人类的学科群。
 
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