在惠州市惠东县黄埠镇，被誉为“国之重器”的两个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）建设现场热火朝天，按计划将于2027年建成，成为我国在粒子与核领域、能源领域具有国际领先水平的大科学装置。

　　在“双碳”战略实施大背景下，当前科学界对加速器驱动的先进核能系统研究形成了什么成果？对核废料的处理有哪些更先进的方案，这将对我国能源发展起到怎样的作用？基于先进加速器形成的核医学装备制造及药物生产取得了哪些进展，在临床肿瘤诊疗的应用中效果如何？两大科学装置在这些领域起到什么作用？

　　日前，中国科学院院士、核物理学家詹文龙在惠州西湖科学讲坛作“基于先进加速器的核能与精准放疗展望”主题报告，对上述问题进行了解答。詹文龙院士指出，两大科学装置是国际独有的先进科学装置，这种独有性是惠州在城市发展和竞争中的比较优势，建议惠州以东江实验室为基础，建设有特点的研发平台，研发高效、高性价比光伏电池及移动储能电池技术，为能源产业提供更多创新技术支撑。

詹文龙在作主题报告。图片来源：惠州日报记者李松权

　　ADANES是核能安全可靠发展的中国思路

　　我国正在实施“双碳”战略：力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。“要实现这一目标，核能是不可或缺能源。”詹文龙表示，数十年来，中国科学家一直向着可持续发展、更安全可靠的核能技术方向努力，着力提高核燃料的利用率和对核废料的安全处理，而加速器驱动先进核能系统（ADANES）就是中国科学家们提出的核能系统新思路。

　　詹文龙系统介绍了ADANES关键核心技术、中国规划的发展路线图、ADANES多学科研发现状等。他指出，ADANES主要由加速器驱动的燃烧器（ADB）和加速器驱动乏燃料再生（ADRUF）组成，设计思路是通过加速器嬗变技术驱动的燃烧器，在烧掉毒性强的废料同时增殖再生核燃料。

　　“这是一种完全燃料循环的新型核能系统，可以将燃料效率由当前不到1%提高到超过95%，核废料减少到原来的4%且衰变寿命小于500年，这不但使核燃料将供料成千上万年，而且能把乏燃料‘吃干榨净’。”詹文龙表示，ADANES已完成乏燃料再生流程、核功能材料等关键技术的突破，CiADS项目是ADANES第二阶段的研发，将建成国际上第一台兆瓦级加速器驱动嬗变研究装置。

　　按照技术进展，到2030年，我国将完成基于CiADS的ADANES燃烧器经济性优化的关键技术攻关和有效示范，争取在“十五五”完成另一个大科学装置“高密度能源燃料研究装置”的立项，建设超强宽谱辐照设施及相关核材料研发平台；到2035年后，完成ADANES集成优化与工业应用示范，为碳中和提供硬科技支撑，并实现产业化。

　　作为我国核能科研领域的“大佬”，詹文龙有一个梦想：在广袤无人的西北沙漠戈壁滩上开发一批清洁能源的绿洲，在东部近海开发一批人工岛，将太阳能、风能与核能技术整合在一起，源源不断地向千家万户输出清洁无污染的电力能源。

中科院两大科学装置建设现场。图片来源：惠州东江图片社供图

　　核医学装置和药物已在临床取得显著成效

　　目前我国肿瘤治疗控制率约36%，比发达国家低了近一倍，而先进的癌症诊断和治疗是降低死亡率的关键，但当前我国大多数高端诊疗器械以及超90%的放疗药物依赖国外，是一个被“卡脖子”的领域。

　　“2020年9月，习近平总书记提出科技事业发展要坚持‘四个面向’，包括面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康。2021年又提出要集中力量开展关键核心技术攻关，加快突破一批药品、医疗器械、医用设备、疫苗等领域关键核心技术。”詹文龙称，习近平总书记的要求让中科院利用大科学装置发展先进的医用重离子加速器、生产同位素药物等成为主责主业。

　　在惠州建设的两个大科学装置另一个应用场景正是指向核医学产业——用精准放疗进行肿瘤治疗。詹文龙表示，基于先进加速器的精准放疗主要发展方向有两个，一是用重离子束治疗实体肿瘤（还没有扩散的癌症），它具有精度高、弥散小、治疗时间短的效果，也因此被视为21世纪最理想的放疗射线；二是用靶向同位素治疗弥散性肿瘤（如白血病、骨瘤、胶质瘤等），具有剂量低、副作用小的特点。

　　目前全球重离子治疗中心已建成运营的有13家，中国有2家；在建的有10多家，中国有7家，在建数量全球第一，同时开展规划及前期基建的有3家。

　　詹文龙介绍，HIAF项目提供的重离子脉冲流为国际最高，相关的技术或研发成果可把我国医用重离子治疗装置升级到2.0版本，相当于把一个科学仪器变成先进制造装备升级换代的强有力工具。他表示，2.0版的装置已在惠州开始研制，它借助直线强流把治疗时间由5分钟缩短到1分钟以内，年治疗能力从1200例提高到超过3000例，装置占地面积由18亩大幅缩小至2亩，并能实现远程智能调控和诊疗。

　　詹文龙说，利用研制CiADS的技术和部分加速部件可以规模生产靶向α放药同位素，“目前，国际上发射α粒子的放射性药物供不应求，急需研发量产新能力，CiADS项目具备超5000剂/天的α放药量产能力，将大幅提升全球产能，减少我国对靶向放疗药物的进口依赖。”

　　他介绍，精准放疗的核医疗手段已于2020年在武威重离子医院投入临床应用，治疗效果显著，截至2023年3月累计治疗病患700余例，包括骨瘤、胶质母细胞瘤等患者得到有效治疗，大幅压缩治疗时间，并减轻患者痛苦，且已与保险公司合作开发大病保险，显著减轻参险患者经济负担。

　　两大科学装置的独有性是惠州在城市发展和竞争中的比较优势

　　詹文龙表示，在惠州，以能源领域的CiADS和粒子与核领域的HIAF两项大科学装置为核心，以先进能源科学与技术广东省实验室（东江实验室）为配套，包括中科院、复旦大学在内的超过29所高校、20家研究院所、中核、中广核等为合作单位的中国核研究中心正在形成。

　　“惠州在建的两大科学装置是国际上独有的先进科学装置。”詹文龙表示，CiADS项目不但助力我国探索“燃料利用率最大化、放射性废物最小化”的可持续利用核能之路，也将造就我国加速器驱动嬗变科学研究中心，使之成为世界上加速器驱动嬗变核废料技术研发基地，还能推动全国甚至全球核电池、储能等方面进一步发展；HIAF项目做出来后也将领先国际水平10至20年，形成强大的国际吸引力。

　　所谓近水楼台先得月，詹文龙认为，对惠州来说，两大科学装置的独有性也是惠州在城市发展和竞争中的比较优势，如果跟项目结合得好将助力惠州发展含“科”量高、竞争力强、附加值高的产业，“目前有了先进能源科学与技术广东省实验室（东江实验室）的支持，就是一个良好的开端。”

　　詹文龙建议，结合CiADS项目，惠州可以东江实验室为基础，建设有特点的研发平台，研发高效、高性价比光伏电池及移动储能电池技术，为能源产业提供更多创新技术支撑；支持高温核能制氢技术的研发和成果转化，生产如石化氢原料等高附加值的化工能源等。

　　惠州还可以在高附加值的核医学产业上大步前进。詹文龙建议惠州加快2代重离子治癌首台套设备研制，同时培育相关制造能力和制定相关产业规划；加快推进医用同位素量产示范项目，同时培育相关精准放药产业。“这是一个供不应求、市场前景广阔的领域。”他认为，结合生态优势和大科学装置优势，惠州有潜力发展为粤港澳大湾区及东南亚的治疗与康养中心。

　　人物名片

　　詹文龙 核物理学家，中国科学院院士。曾任中国科学院近代物理研究所所长，兰州重离子加速器国家实验室副主任，国际纯粹与应用物理学联合会（IUPAP）第28届执行委员会副主席，中国科学院副院长、党组成员。现任全国人民代表大会社会建设委员会委员，中国物理学会监事长，先进能源科学与技术广东省实验室主任，“十二五”国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）”和“强流重离子加速器装置（HIAF）”项目总指挥。在国内外主要学术刊物和会议上发表论文160多篇。曾获国家科技进步二等奖、中科院自然科学一等奖、三等奖和科技进步一等奖。

　　知多点

　　中科院两大科学装置

　　加速器驱动嬗变研究装置（CiADS）与强流重离子加速器装置（HIAF）是中科院在惠州建设的两大科学装置，被誉为“国之重器”，入列国家“十四五”规划。其中，CiADS将成为国际上第一个兆瓦级ADS（加速器驱动次临界系统）研究装置，建成后可为未来商用的加速器驱动先进核能系统（ADANES）探索和验证可行、优化的技术路线。HIAF是前瞻引领型的国家重大科技基础设施，建成后将提供国际上脉冲流强最高的重离子束流和精度最高的核质量环形谱仪，将为我国核物理和核天体物理基础研究创造国际一流的实验条件。

　　（惠州日报记者冯丽均）