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兰州大学:开拓核科学研究一片天

2021年02月23日 14:12来源:未知手机版

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虽已岁末寒冬,但兰州大学核科学与技术学院老师们仍然忙碌着,筹备硼中子俘获治癌装置(AB-BNCT)研制重大项目攻坚推进会。

2020年,该院成功中标硼中子俘获治癌装置(AB-BNCT)研制重大项目,科研经费累计超1亿元,技术开发项目单项合同金额实现兰州大学新突破。

过去的一年,兰大核科学科研团队成绩斐然:研制成功“高产额紧凑型D-D中子发生器”打破国外技术封锁和产品垄断、获批国家重点研发计划项目、研究成果成功应用于探月工程嫦娥五号任务……

小中子的“大文章”

2020年9月,由兰州大学核科学与技术学院教授姚泽恩团队承担关键部件的“高产额紧凑型D-D中子发生器”,在国家重大科学仪器设备开发专项综合验收评审会上顺利通过验收。

验收评审会上,这个长度不到1米、直径小于0.25米的装置具有产额高、稳定性好、小型化、可移动、安全性能好等特点,得到了验收组专家“国内领先、国际先进”的一致评价。

中子应用技术教育部工程研究中心韦峥副教授介绍,成功研制的紧凑型中子发生器一方面作为标准源可以代替锎-252中子源实现中子计量学刻度等工作;另一方面以紧凑型中子发生器为核心研发核燃料富集度在线检测系统、移动式中子照相系统、中子活化分析系统等设备。

科学研究人员在实验室调试实验设备。兰州大学供图

兰州大学在中子源技术、中子物理学及中子应用技术方面有50多年的研究积累。早在上世纪六、七十年代,便开始了中子源及应用技术的研究。1988年研制成功的3×1012n/s中子发生器,是我国第一台产额达到1012n/s 量级的中子发生器。

小型化、安全可靠、可控技术是中子发生器技术的另一个重要发展方向。目前国际上已有成熟的紧凑型中子发生器技术和产品,但美国等国家明确对中国限购或不将最先进的中子发生器出售。

“国内中子管的中子产额偏低,只有几百小时的使用寿命等缘故,许多中子应用系统中仍然大量使用安全性能差的同位素中子源。”韦峥表示,目前同位素中子源,特别是锎-252中子源货源紧缺,价格飞涨,严重地制约了中子技术应用。

除了紧凑型中子源发生器的成功研制外,核科学与技术学院聚焦小“中子”还取得了一系列新进展:“6.0×10E12n/s 强流中子发生器及快中子测量系统研制”项目通过验收,为我国单能强流中子束应用奠定了基础;建成DB-DTL直线加速管高功率实验平台,成功引出2.5MeV质子束,为医用中子束产生奠定了基础。

“上世纪90年代就曾开展过医用中子治疗相关研究,最近几年一直在谋划项目。”吴王锁说,基于几十年中子源研发和中子技术应用优势,2020年,兰大核科学与技术学院成功中标硼中子俘获治癌装置(AB-BNCT)研制重大项目,努力加快关键核心技术攻关,突破技术装备瓶颈,实现高端医疗装备自主可控。

促转化的“大链条”

2020年5月,兰州大学成立了稀有同位素前沿科学中心,中心面向核科学前沿,瞄准稀有同位素高效安全利用领域重大科学问题,开展基础性、前瞻性、多学科交叉融合的创新研究。

“主要基于激光技术开展微观粒子超快动力学与稀有同位素核结构研究,通过超高时间分辨的动力学观测实现原子、分子等微观动力学的完全重建问题;通过对原子的超精细结构进行测量,开展稀有同位素核结构研究。”吴王锁说。

前沿科学中心的定位与核科学与技术学院青年教授刘作业在基础科研方面的工作很是契合。2015年留校工作后,刘作业便主要从事基于飞秒激光的超快动力学测量,致力于实现原子物理、原子核物理和激光技术的交叉融合。

刘作业介绍,该团队首次在实验上提取了量子系统的相位,解决了长期以来的微观粒子动力学的完全重建问题,并在大分子相位萃取与重建,粒子集体响应和场强过渡区域动力学解析等三方面进行了延展。

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