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綜述及基本情況
強流重離子加速器裝置(High Intensity heavy-ion Accelerator Facility,HIAF)作為《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012—2030 年)》確定的“十二五”建設重點內容之一,由項目建設法人單位——中國科學院近代物理研究所負責籌建,項目主管部門為中國科學院。項目選址廣東省惠州市,建設周期 7 年,已于 2018 年 12 月 23 日正式奇藝果影像啟動建設。
HIAF 項目建設場地佈置內容主要包括加速器系統、實大圖輸出驗終端系經典大圖統、相關配套設施及土建工程等。加速器系統以直線加速器和同步加速器為主體,采用一系列新技術,提供高流強、高經典大圖能量、高品質的重離子束流,以及產生并提供極端遠離穩定線的放射性核素。實驗終端包裝盒系平面設計統圍繞 HIAF 可提供的束流布局,為核物理、原子物理、核天體物理基礎科學研究及材料、生物等應用技術研究提供國際領先的實驗平臺。
科學目標開幕活動
研究原子核幻數和殼層結構在遠離穩定線核區的演化、奇特原子核的暈結構和集團結構等,確定有效相互作用中三體力、張量力和同位旋相關的成分,探索核沈浸式體驗內有效相互作用的新形式;利用極強低能重離全息投影子束流,合成新元素和超重新核素,研究超重元素化學性質,探索理論預言的超重核穩定島;產生豐中子核素,系統測量質量和壽命以及相關反應率,探索快中子俘獲的路徑、時間標度、物理環境和天體場所,理解宇宙中從鐵到鈾等重元素的來源;利用寬能量范圍的奇藝果影像重離子束流,解決與粒子輻射相關的關鍵技術難題。
活動佈置工程目標
HIAF的工程目標是:建設一臺具有國際領先水平的下一代強流重離子加速器裝置,具備產生展覽策劃極端遠離穩定線核素的能力,可提展覽策劃供國際上峰值流強最高的低能重離子束流、最高能量達 4.25 GeV/u(吉電子伏每核子)的脈沖重離子束流和國際上測量精度最高的原子核質量測量譜儀,為鑒別新核素、擴展核素版圖、研究弱束縛模型核結構和反應機制特別是精確測量遠離穩定線短壽命原子核質量提供國際領先的研究條件。
工程進展
關鍵技術工程機進展
通過預研和樣機研制,成功驗證了第四代 ECR 離子源全 Nb3Sn 超導磁體、45 GHz 微啟動儀式波饋入以及強流射頻四極場(RFQ)等關道具製作鍵技術方舞臺背板案;成功研制并驗證了非諧振快速率磁鐵電源關鍵技術,目前已完成不同工藝大圖輸出結構的所有單模塊電源的研制、測試及“2 高壓模塊電源+1低壓模塊電源”的串聯調試,預計開幕活動今年年底模型完成聯調;提出并推進高頻系統大尺寸合金環國產化技術方案,目前合作研發廠家磁合金環加工測試進展順利;首次提出并驗證了“陶瓷內襯”極超高薄壁真空室技術方案,截至 20參展19 年 8 月底已完成先焊接后放陶瓷環方案的陶瓷內襯薄壁真空室樣機加工及測試。這一系列創新性設計方案為 HIAF 達到國際領先指標、實現重大前沿研究原創突破打下了堅實基礎。
土建設計進展
目前,項目組已完成加速器設備三維總體裝配圖;建立 HIAF 地下隧道三維整體模型,并模擬安裝;規劃管線路由,完成在線設備與輔助設施、建筑結構之間的連接、聯絡,優化管線排布、干涉檢查,優化隧道截面。同時,完成了隧道內設備物流設計,優化了加速器隧道平面圖,包括人員進出口、輻射防護屏蔽的計算驗證、局部屏蔽方案設計、設備展場設計吊裝口、電子學設備間、熱室、實驗終端設備預留基大型公仔礎坑、束流垃圾桶、管線豎井、放射性廢物暫存間、準直永久基準柱、集水坑、重力流槽、天車布置等。
在加速器隧道設計的基礎上,項目組與廣州市設計院共同完成了裝置區總平面、地上地下建筑、配電、通風空場地佈置調、給排水、室外管溝初步設計,模型優化了園區道路、管網及綠化。
配套工程VR虛擬實境進展
土石方工程。土石方工程施工及監理單位已于 201包裝設計8 年 8 月底進場施工 。截止 2019 年 8 月底,場平工程中挖填土石方約 430 萬 m3(約 54%);樁基及玖陽視覺支護工程完成約 18%。供水工程。正在進行供水工程勘察設計招標工作,計劃于 9 月上旬完成勘察設計招標;配合裝置區建筑總圖進度,已完成園區凈水機房的方案布局圖。進場道路。沿東公路已完成全舞臺背板線清表工作;施工單位已于 2018 年 12 月進場施工,目前完成挖方 34 萬 m3、填土 29 萬 m3、完成蓋板涵施工 82 m,完成圓管涵施工 55 m,擋墻 52 m。供電工程。110 kV 中科(燕山)輸變電工程已完成核準,目前正處于施工圖階段,計劃近期開工。
總部區工程進展
HIAF 總部區首期 5.2 萬 m2 通用建筑及 128 畝園區方案設計、初步設計已由惠州市住建局批復,2019 年 7 月 4 日,惠州市發改局批復中國科學院兩大科學裝置總部區工程初步設計概算。2019 年 8 月 28 日已取得總部區建筑工程施工圖審查合格證,目前正在開展預算編制及審核工作,并同步辦理土地劃撥手續。(中國科學院院刊供稿)
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