习近平总书记在中共中央政治局第十一次集体学习时强调,新质生产力由技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级而催生。中国散裂中子源被称为“超级显微镜”,通过中子散射技术,实现对纳米级物质材料微观结构的观察,应用于新材料研发、关键零部件的性能检测等领域,为材料科技、生命科学、新能源等提供先进、强大的科研平台。从建设和运行的实际效果看,中国散裂中子源在技术革命性突破、创新生产要素配置方式、推动产业深度转型升级三个方面均做出了有益探索。

一是助力技术革命性突破。中国散裂中子源是由数以千计的高精尖设备组成的复杂整体,多项设备属首次研制,建设过程也是自主攻关掌握核心技术的过程。中国散裂中子源各项设备的批量生产由全国近百家合作单位完成,通过自主创新和集成创新,先后攻克了25赫兹交流磁铁、高功率靶、液氢慢化器、中子探测器等多项关键技术,显著提升了我国在磁铁、电源、探测器及电子学等领域相关产业技术水平和自主创新能力,设备国产化率超过90%。

散裂中子源广泛应用于新材料研发、关键零部件的性能检测等热门领域,为材料科学技术、物理学、化学化工、生命科学、新能源等基础研究和应用研究提供先进的科研平台,助力解决前沿科学诸多领域的瓶颈问题。自2018年对外开放运行,中国散裂中子源已累计完成11轮开放,每年开放机时超过5000小时,完成1300多项课题,在航空航天、量子、能源、合金、高分子、信息材料等领域创造出一批源头创新硕果。

二是生产要素创新性配置。新一轮科技革命不断深入,科学问题日益复杂,学科多领域融合,基础研究进入“大科学”时代。发挥新型举国体制优势,有效整合、利用各种科研资源,为解决重大科技问题发挥更大作用。中国散裂中子源积极探索新型科研组织模式,创新生产要素配置方式。第一,建设联合实验室。广东省极端条件重点实验室是由散裂中子源科学中心牵头,中山大学、东莞理工学院合作共建的广东省重点实验室,聚焦极端温度场、极端电磁场与惰性气体极化环境等三个方向,致力于实现多种极端条件设备的国产化,助力量子、材料、生命、高端医疗器械等科学技术领域的发展。由散裂中子源科学中心、东莞理工学院、香港城市大学、澳门大学共同建设粤港澳中子散射科学技术联合实验室,研究领域包括特殊环境下样品环境设计、研制和故障诊断和功能材料、工程材料以及完全未知的新结构测定以及在极端环境下材料的特殊结构和性能关系等前沿课题。第二,共建谱仪。散裂中子源是探索物质微观世界的“超级显微镜”,谱仪则是一个个不同的“镜头”,不同类型的谱仪满足不同学科、不同方向的科研需求。目前,中国散裂中子源已与东莞理工学院(联合香港城市大学)、工信部电子第五研究所、中山大学、南方科技大学、东莞材料基因高等理工研究院、北京大学深圳研究生院等粤港澳大湾区高校、研究机构开展合作,共同建设8台合作谱仪。例如,高压中子衍射仪是由散裂中子源科学中心与南方科技大学共同建设,具备衍射和成像等多种功能,在凝聚态物理、化学、新能源、材料学、地质学等领域有着重要应用,能够用于研究物质在高压、高低温、磁场等极端条件下的结构与物性,为中国开展基础科学研究、前沿交叉研究、解决关键技术问题等提供支撑。第三,组建专业委员会。科学技术委员会是大科学装置运行工作的科技咨询机构,对科学技术目标、发展方向提供科技咨询,对散裂中子源的发展规划、运行开放和升级改造等方面提出建议和意见。用户委员会是大科学装置运行与利用的用户联络机构,对装置改进发展提出建议,为正在建设和设计的后续谱仪收集用户需求,进一步拓展谱仪应用方向,扩大和培养用户队伍。中子技术国际顾问委员会由来自美国橡树岭国家实验室等国际知名散裂中子源靶站谱仪方面专家组成,对中国散裂中子源加速器和靶站谱仪的科学定位、整体设计方案和性能指标参数等进行评议与建议。

三是产业深度转型升级。大科学装置在建设、运行中形成的一批战略性技术实现转移转化及产业化,“沿途下蛋”而“孵化”新产业。硼中子俘获治疗(BNCT)项目是散裂中子源第一个重大原创科研成果产业化项目。BNCT是一种新兴先进的肿瘤放疗方法,是利用中子与肿瘤内硼元素发生核反应产生的次级粒子来摧毁癌细胞的一种放射性疗法,是放射与药物结合的二元、靶向、细胞级治疗。BNCT的治疗原理是先注射具有靶向性的含硼药物,利用药物与癌细胞的亲和力,使药物富集于癌细胞,而正常组织内分布较少。照射的中子被硼俘获发生核反应,释放出具有高线性能量转移的高能α粒子和锂离子,对于癌细胞的杀伤力强,且射程仅1~2个细胞的长度,有效杀死癌细胞而极少损伤正常组织。BNCT治疗具有靶向性高、病人花费少、治疗人数多等优势。目前正与东莞市人民医院合作推动项目临床。BNCT产业链包括装置设备、含硼药物、治疗软件系统等多个环节,具有很强的经济性,是极具潜力的未来产业。

中国散裂中子源助力攻克一系列关键核心技术难题,开展有组织的科研攻关,成功推出重大成果产业化项目,助力新材料产业成为东莞营收超千亿产业,培育了500多位高水平科研人才和一批实验科学家,成为赋能新质生产力的关键支撑。

(作者江炎骏 系中共东莞市委党校市情研究中心主任、副教授)


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