在惠州市惠東縣黃埠鎮，被譽為“國之重器”的兩個國家重大科技基礎設施——強流重離子加速器（HIAF）和加速器驅動嬗變研究裝置（CIADS）建設現場熱火朝天，按計劃將于2027年建成，成為我國在粒子與核領域、能源領域具有國際領先水平的大科學裝置。

       在“雙碳”戰略實施大背景下，當前科學界對加速器驅動的先進核能系統研究形成了什么成果？對核廢料的處理有哪些更先進的方案，這將對我國能源發展起到怎樣的作用？基于先進加速器形成的核醫學裝備制造及藥物生產取得了哪些進展，在臨床腫瘤診療的應用中效果如何？兩大科學裝置在這些領域起到什么作用？

　　日前，中國科學院院士、核物理學家詹文龍在惠州西湖科學講壇作“基于先進加速器的核能與精準放療展望”主題報告，對上述問題進行了解答。詹文龍院士指出，兩大科學裝置是國際獨有的先進科學裝置，這種獨有性是惠州在城市發展和競爭中的比較優勢，建議惠州以東江實驗室為基礎，建設有特點的研發平臺，研發高效、高性價比光伏電池及移動儲能電池技術，為能源產業提供更多創新技術支撐。

　　ADANES是核能安全可靠發展的中國思路

　　我國正在實施“雙碳”戰略：力爭2030年前實現碳達峰，2060年前實現碳中和。“要實現這一目標，核能是不可或缺能源。”詹文龍表示，數十年來，中國科學家一直向著可持續發展、更安全可靠的核能技術方向努力，著力提高核燃料的利用率和對核廢料的安全處理，而加速器驅動先進核能系統（ADANES）就是中國科學家們提出的核能系統新思路。

　　詹文龍系統介紹了ADANES關鍵核心技術、中國規劃的發展路線圖、ADANES多學科研發現狀等。他指出，ADANES主要由加速器驅動的燃燒器（ADB）和加速器驅動乏燃料再生（ADRUF）組成，設計思路是通過加速器嬗變技術驅動的燃燒器，在燒掉毒性強的廢料同時增殖再生核燃料。

　　“這是一種完全燃料循環的新型核能系統，可以將燃料效率由當前不到1%提高到超過95%，核廢料減少到原來的4%且衰變壽命小于500年，這不但使核燃料將供料成千上萬年，而且能把乏燃料‘吃干榨凈’。”詹文龍表示，ADANES已完成乏燃料再生流程、核功能材料等關鍵技術的突破，CiADS項目是ADANES第二階段的研發，將建成國際上第一臺兆瓦級加速器驅動嬗變研究裝置。

　　按照技術進展，到2030年，我國將完成基于CiADS的ADANES燃燒器經濟性優化的關鍵技術攻關和有效示范，爭取在“十五五”完成另一個大科學裝置“高密度能源燃料研究裝置”的立項，建設超強寬譜輻照設施及相關核材料研發平臺；到2035年后，完成ADANES集成優化與工業應用示范，為碳中和提供硬科技支撐，并實現產業化。

　　作為我國核能科研領域的“大佬”，詹文龍有一個夢想：在廣袤無人的西北沙漠戈壁灘上開發一批清潔能源的綠洲，在東部近海開發一批人工島，將太陽能、風能與核能技術整合在一起，源源不斷地向千家萬戶輸出清潔無污染的電力能源。

　　核醫學裝置和藥物已在臨床取得顯著成效

　　目前我國腫瘤治療控制率約36%，比發達國家低了近一倍，而先進的癌癥診斷和治療是降低死亡率的關鍵，但當前我國大多數高端診療器械以及超90%的放療藥物依賴國外，是一個被“卡脖子”的領域。

　　“2020年9月，習近平總書記提出科技事業發展要堅持‘四個面向’，包括面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康。2021年又提出要集中力量開展關鍵核心技術攻關，加快突破一批藥品、醫療器械、醫用設備、疫苗等領域關鍵核心技術。”詹文龍稱，習近平總書記的要求讓中科院利用大科學裝置發展先進的醫用重離子加速器、生產同位素藥物等成為主責主業。

　　在惠州建設的兩個大科學裝置另一個應用場景正是指向核醫學產業——用精準放療進行腫瘤治療。詹文龍表示，基于先進加速器的精準放療主要發展方向有兩個，一是用重離子束治療實體腫瘤（還沒有擴散的癌癥），它具有精度高、彌散小、治療時間短的效果，也因此被視為21世紀最理想的放療射線；二是用靶向同位素治療彌散性腫瘤（如白血病、骨瘤、膠質瘤等），具有劑量低、副作用小的特點。

　　目前全球重離子治療中心已建成運營的有13家，中國有2家；在建的有10多家，中國有7家，在建數量全球第一，同時開展規劃及前期基建的有3家。

　　詹文龍介紹，HIAF項目提供的重離子脈沖流為國際最高，相關的技術或研發成果可把我國醫用重離子治療裝置升級到2.0版本，相當于把一個科學儀器變成先進制造裝備升級換代的強有力工具。他表示，2.0版的裝置已在惠州開始研制，它借助直線強流把治療時間由5分鐘縮短到1分鐘以內，年治療能力從1200例提高到超過3000例，裝置占地面積由18畝大幅縮小至2畝，并能實現遠程智能調控和診療。

　　詹文龍說，利用研制CiADS的技術和部分加速部件可以規模生產靶向α放藥同位素，“目前，國際上發射α粒子的放射性藥物供不應求，急需研發量產新能力，CiADS項目具備超5000劑/天的α放藥量產能力，將大幅提升全球產能，減少我國對靶向放療藥物的進口依賴。”

　　他介紹，精準放療的核醫療手段已于2020年在武威重離子醫院投入臨床應用，治療效果顯著，截至2023年3月累計治療病患700余例，包括骨瘤、膠質母細胞瘤等患者得到有效治療，大幅壓縮治療時間，并減輕患者痛苦，且已與保險公司合作開發大病保險，顯著減輕參險患者經濟負擔。

　　兩大科學裝置的獨有性是惠州在城市發展和競爭中的比較優勢

　　詹文龍表示，在惠州，以能源領域的CiADS和粒子與核領域的HIAF兩項大科學裝置為核心，以先進能源科學與技術廣東省實驗室（東江實驗室）為配套，包括中科院、復旦大學在內的超過29所高校、20家研究院所、中核、中廣核等為合作單位的中國核研究中心正在形成。

　　“惠州在建的兩大科學裝置是國際上獨有的先進科學裝置。”詹文龍表示，CiADS項目不但助力我國探索“燃料利用率最大化、放射性廢物最小化”的可持續利用核能之路，也將造就我國加速器驅動嬗變科學研究中心，使之成為世界上加速器驅動嬗變核廢料技術研發基地，還能推動全國甚至全球核電池、儲能等方面進一步發展；HIAF項目做出來后也將領先國際水平10至20年，形成強大的國際吸引力。

　　所謂近水樓臺先得月，詹文龍認為，對惠州來說，兩大科學裝置的獨有性也是惠州在城市發展和競爭中的比較優勢，如果跟項目結合得好將助力惠州發展含“科”量高、競爭力強、附加值高的產業，“目前有了先進能源科學與技術廣東省實驗室（東江實驗室）的支持，就是一個良好的開端。”

　　詹文龍建議，結合CiADS項目，惠州可以東江實驗室為基礎，建設有特點的研發平臺，研發高效、高性價比光伏電池及移動儲能電池技術，為能源產業提供更多創新技術支撐；支持高溫核能制氫技術的研發和成果轉化，生產如石化氫原料等高附加值的化工能源等。

　　惠州還可以在高附加值的核醫學產業上大步前進。詹文龍建議惠州加快2代重離子治癌首臺套設備研制，同時培育相關制造能力和制定相關產業規劃；加快推進醫用同位素量產示范項目，同時培育相關精準放藥產業。“這是一個供不應求、市場前景廣闊的領域。”他認為，結合生態優勢和大科學裝置優勢，惠州有潛力發展為粵港澳大灣區及東南亞的治療與康養中心。

　　惠州日報記者馮麗均

　　●人物名片

　　詹文龍 核物理學家，中國科學院院士。曾任中國科學院近代物理研究所所長，蘭州重離子加速器國家實驗室副主任，國際純粹與應用物理學聯合會（IUPAP）第28屆執行委員會副主席，中國科學院副院長、黨組成員。現任全國人民代表大會社會建設委員會委員，中國物理學會監事長，先進能源科學與技術廣東省實驗室主任，“十二五”國家重大科技基礎設施“加速器驅動嬗變研究裝置（CiADS）”和“強流重離子加速器裝置（HIAF）”項目總指揮。在國內外主要學術刊物和會議上發表論文160多篇。曾獲國家科技進步二等獎、中科院自然科學一等獎、三等獎和科技進步一等獎。

　　●知多點

　　中科院兩大科學裝置

　　加速器驅動嬗變研究裝置（CiADS）與強流重離子加速器裝置（HIAF）是中科院在惠州建設的兩大科學裝置，被譽為“國之重器”，入列國家“十四五”規劃。其中，CiADS將成為國際上第一個兆瓦級ADS（加速器驅動次臨界系統）研究裝置，建成后可為未來商用的加速器驅動先進核能系統（ADANES）探索和驗證可行、優化的技術路線。HIAF是前瞻引領型的國家重大科技基礎設施，建成后將提供國際上脈沖流強最高的重離子束流和精度最高的核質量環形譜儀，將為我國核物理和核天體物理基礎研究創造國際一流的實驗條件。