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沒有一蹴而就 只有厚積薄發——由大型成就展看新中國重大科技基礎設施建設
2019-09-27 14:09
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  沒有一蹴而就 只有厚積薄發——由大型成就展看新中國重大科技基礎設施建設
慶祝新中國成立70周年
  中國戰略新興產業雜志記者| 贠天一
  中國經濟導報記者| 張洽棠
  攝影| 苗露
  近日,“偉大歷程 輝煌成就——慶祝中華人民共和國成立70周年大型成就展”在北京展覽館向公眾開放,吸引了大批參觀者。在展館的時光隧道中,有這樣一些展示格外吸引記者的注意,那便是重大科技基礎設施成就。它們的歷史燦若星河,分布于新中國70年各個時期的展示里,隨著時間的流淌,慢慢成長,匯進了科技事業的歷史成就中。


  重大科技基礎設施建設需要長期技術積累
  據介紹,重大科技基礎設施是為探索未知世界、發現自然奧秘、實現技術變革提供極限研究手段的大型復雜科學研究系統,是解決全球共同面臨的重大問題、推動人類文明進步的時代重器。
  本次展出的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)、散裂中子源(CSNS)、全超導托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)等均為國家重大科技基礎設施,為我國開展世界級科學研究、推動經濟社會發展、加快人類科技進步奠定了重要物質基礎。
  細看這些成就,中國經濟導報記者發現,每一項都留有時間的痕跡,沒有一蹴而就,只有厚積薄發。
  在展覽館的眾多沙盤中,500米口徑球面射電望遠鏡的沙盤格外顯眼,在藍色星空的背景布下,一個“銀色的大碗”擺放在展臺上。它被譽為“中國天眼”。FAST 工程的預研究歷時13 年。1994 年起,FAST啟動概念設計,借鑒國外大射電望遠鏡的經驗,吸收當今世界上先進的望遠鏡技術,中國科學家提出獨立建造世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電天文望遠鏡,并開始關鍵技術攻關。2007年國家發展改革委批復FAST 項目建議書,FAST 工程正式立項;2011 年FAST 工程正式開工建設;2016 年9 月25 日FAST落成啟用。
  在本次大型成就展“走向復興”部分,中國散裂中子源的模型充滿了科技感,銀灰的色調與科幻大片中的未來建筑交相輝映。它的籌備建設時間同樣很長,從2006年起即開展了一系列關鍵技術的預制研究工作,2011年9月正式開工建設,2018年8月通過國家驗收,投入正式運行。中國散裂中子源的建設填補了國內脈沖中子應用領域的空白,技術和綜合性能進入國際同類裝置先進行列。
  在展覽的最后部分,全超導托卡馬克核聚變實驗裝置的視頻在電子屏上循環播放,它的籌備時間更早——最新的“EAST輔助加熱系統”是EAST的二期工程,國家發展改革委于2008年立項,2011年11月正式開工建設,2015年2月通過國家驗收。
 
  取得突破 有巨大科研意義
  重大科技基礎設施的建設和運行將為解決能源緊缺、全球氣候變暖、自然災害等威脅人類生存的全球性難題提供有效途徑,此次參展的設施也正是這些領域的代表。
  國家發展改革委有關部門負責人指出,科學探索永無止境,未知世界遠超人類想象??蒲а芯坎歡咸粽餃死噯現?,實現重大科學發現越來越離不開功能強大、系統集成的重大科技基礎設施。
  據介紹,中國散裂中子源是發展中國家的第一臺散裂中子源,躋身世界四大脈沖散裂中子源行列,大幅提升中國基礎研究和高技術的水平,縮短中國與世界前沿30年的差距。它像一臺超級顯微鏡,能為材料科學和技術、物理、化學化工、資源環境、生命科學、新能源等眾多前沿學科提供一個功能強大的綜合性研究平臺,它筑巢引鳳,讓國內外用戶在這個平臺上開展各種研究。裝置開放運行以來,用戶申請十分踴躍,機時供不應求,已經取得了多項成果,包括新型鋰離子電池材料結構、高強合金、金屬玻璃、芯片中子單粒子效應等,同時也開展了航空材料、可燃冰、頁巖、催化劑等領域的研究。例如,散裂中子源高壓下的中子衍射技術,可用來深入研究可燃冰(甲烷水合物)的性質,將為安全、高效地開采和利用可燃冰提供科學依據。
  中國散裂中子源是粵港澳大灣區首個重大科技基礎設施,將為香港和澳門地區諸多學科的中子散射研究和應用提供重大發展機遇。香港大學團隊利用中國散裂中子源對其研發的超級配分鋼進行了深入研究,發現了新的位錯機理,為設計更高屈服強度和延展率的高強度鋼材料提供了重要依據。這種新型鋼材在汽車領域應用前景廣闊。
  全超導托卡馬克核聚變實驗裝置又被譽為“人造小太陽”,取得了世界最長百秒量級穩態高約束模等離子體、等離子體中心電子溫度1 億度等若干重量級原創成果,為人類開發利用核聚變能、永久擺脫能源困境創造可能。
  而500 米口徑球面射電望遠鏡,具有極高靈敏度,已經成為人類捕捉外太空電磁信號、窺探宇宙奧秘的“重要武器”。目前已發現了超過90 顆素有“宇宙燈塔”之稱的新脈沖星,為科學家研究宇宙起源和演化提供前所未有的機遇。
 
  為產業發展提供科技支撐
  除了此次成就展展出的設施外,我國還有很多重大科技基礎設施取得卓越成績,在進行科學研究的同時,也為相關產業的發展提供了科技支撐。
  據記者從此前國家發展改革委新聞發布會上獲悉,當前我國重大科技基礎設施布局更完整,工程技術、地球系統與環境科學等薄弱領域明顯加強,設施布局明顯優化,設施支撐完成了載人航天、探月工程、新藥創制、大型客機研制、核心電子器件研制、高分辨率對地觀測等國家重大任務,解決了高速列車研制、農作物基因改良等一系列重大科技問題,推動了我國高能物理、等離子體物理、結構生物學等領域部分前沿方向進入了國際先進行列。
  以蘭州重離子加速器研究裝置(HIRFL)為例,依托該裝置開發出的重離子治癌裝置,已初步實現產業化應用,為腫瘤治療提供了新方案。重粒子束具有能量損失集中于末端的物理學特性和高的相對生物學特性。用于治療腫瘤時,具有對健康組織損傷較小、對腫瘤殺傷作用較強、可適形精確調強治療、實時在線監控等優點,被譽為當代最佳的放射用射線。
  仍然是重離子束,在輻照誘變育種研究領域也獲得了顯著的經濟效益。據介紹,中國科學院近代物理所利用重離子束開展了春小麥、甜高粱、棉花、玉米、瓜果、中藥材、花卉和蓖麻等多種作物和微生物的誘變工作,選育出一批優良品系和突變體。其中,“隴輻2 號”春小麥已成為河西地區主要小麥品種;重離子輻照甜高粱,已構建出一條集乙醇、酵母、葡聚糖、谷氨酸、果葡糖漿、復合微生物菌劑和青貯飼料等多種生物產品的完整產業鏈。
  據介紹,依托蘭州重離子加速器研究裝置(HIRFL),我國已經形成一個以重離子科學與技術為核心,既可對微觀世界的強子、原子核、原子、分子、團簇,宏觀世界的等離子體、天體、宇宙,進行深入了解和認識,又可在航天、能源、材料、生物、醫學等領域直接造福人類的學科群。
 
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