◇我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施從過去跟跑到現(xiàn)在總體水平處于國際先進行列，成績明顯
◇依托蘭州重離子加速器大科學裝置，近代物理所在世界上首次合成了30多種新核素，首次精確測量了26種短壽命原子核的質(zhì)量
◇重大科技基礎(chǔ)設(shè)施已成了培養(yǎng)和吸納優(yōu)秀科技人才的“蓄水池”
超導質(zhì)子直線加速器裝置（近代物理所供圖）
由中國科學院近代物理研究所（下稱近代物理所）自主研制的國內(nèi)第一臺重離子治療腫瘤專用裝置，自2018年在甘肅省武威市安裝運行以來，目前已有2萬余名腫瘤患者進行了咨詢，有570多名患者完成了重離子治療，療效顯著，耐受性良好。
在科技高速發(fā)展的今天，類似重離子加速器的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施已成為世界科技強國必爭的戰(zhàn)略高地。我國依托重大科技基礎(chǔ)設(shè)施推動了基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的進步，成為解決重大戰(zhàn)略科技問題的主平臺。如正負電子對撞機、上海光源、全超導托卡馬克核聚變實驗裝置、散裂中子源、“中國天眼”射電望遠鏡等已產(chǎn)出了多項重大成果，破解了多個“卡脖子”的科技難題，在我國建設(shè)科技強國的征途中扮演著重要角色。
在接受《瞭望》新聞周刊專訪時，中國科學院院士，近代物理所黨委書記、副所長，蘭州重離子加速器國家實驗室副主任趙紅衛(wèi)表示，科學技術(shù)的初心是造福人類。60多年來，近代物理所始終依托重大科技基礎(chǔ)設(shè)施不斷探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、引領(lǐng)科技變革、造福人類健康。
“重視‘國之重器’的引擎作用，持續(xù)推動、提升重大科技基礎(chǔ)設(shè)施這一科技利器在科技創(chuàng)新上的重要作用，讓科技創(chuàng)新更好地造福人類是近代物理所不斷努力的方向。”趙紅衛(wèi)告訴《瞭望》新聞周刊記者。
“國之重器”引領(lǐng)科技變革
《瞭望》：為什么要建設(shè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施？
趙紅衛(wèi)：重大科技基礎(chǔ)設(shè)施在探索自然規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、催生技術(shù)變革、發(fā)現(xiàn)新知識、發(fā)明新技術(shù)方面具有不可替代的作用，是提供極限研究手段的大型、復雜的科學研究系統(tǒng)。它可以讓前沿的科學理論轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的科技成果，解決事關(guān)國家安全和社會發(fā)展全局的重大問題。因此，也是世界科技強國必爭的戰(zhàn)略高地。幾乎所有的世界強國如美國、德國、日本都已布局建成了一大批重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，至今還在不斷建設(shè)，涉及從物質(zhì)結(jié)構(gòu)、能源、信息、材料、天文與航天、地球與環(huán)境到海洋、生命與健康、農(nóng)業(yè)和國家安全等多個領(lǐng)域。
建設(shè)和運行大型科學裝置，根本目的在于發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、產(chǎn)生新知識，這些新知識看起來似乎暫時沒什么用，但在未來都會被使用，而且會產(chǎn)出一大批新技術(shù)等“副產(chǎn)品”。歷史已經(jīng)證明，很多大型加速器衍生的成果和國家各行各業(yè)的核心技術(shù)密切聯(lián)系在一起。重大科技基礎(chǔ)設(shè)施還可以幫助我們解決經(jīng)濟社會發(fā)展中遇到的許多具體難題。比如地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置，不僅能對天氣形勢做出精準預測，還可以為我們處理節(jié)能減排這一重大全球問題提供數(shù)據(jù)支撐。
《瞭望》：我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施呈現(xiàn)哪些特點？
趙紅衛(wèi)：我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)從中科院起步。“九五”至“十二五”時期重點布局，這一時期也是我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的“井噴期”。截至目前，我國已有約40個重大科技基礎(chǔ)設(shè)施投入運行。
重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的提出、建設(shè)、運行和維護需要龐大的團隊給予保障，而且涉及的專業(yè)方向非常廣泛。以蘭州重離子加速器國家實驗室為例，這是以重離子物理和相關(guān)技術(shù)應(yīng)用為主的實驗室，涉及領(lǐng)域包括核物理、原子物理、材料科學、生命科學、先進核能、離子加速器、自動控制、微電子、探測器、磁鐵、真空、電源、機械、射頻與微波、液氦低溫等，綜合性非常強，運行效率也高。蘭州重離子加速器除每年7月底至8月停機維護以外，每天24小時、每年11個月運行約7500小時。總體來看，我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施大部分運行時間為每年5000小時至7000小時，效率比較高。
我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施從過去跟跑到現(xiàn)在總體水平處于國際先進行列，成績明顯。比如蘭州重離子加速器國家實驗室，其在短壽命原子核質(zhì)量精確測量、強流高電荷態(tài)離子束產(chǎn)生和強流質(zhì)子超導直線加速器等方面在國際上處于領(lǐng)先水平。應(yīng)國家需求，我們實驗室還承擔了大量單粒子效應(yīng)抗輻照器件加固方面的檢測實驗。國內(nèi)重要的航天器件“上天”之前，均要在該實驗室完成地面上的檢測。
“國之重器”回報社會
《瞭望》：重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是如何推動科技創(chuàng)新的？
趙紅衛(wèi)：我國已取得的科技成就多數(shù)與重大科技基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)，世界范圍內(nèi)亦是如此。我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施在突破科學前沿與學科發(fā)展、突破和培育關(guān)鍵核心技術(shù)、催生高新技術(shù)、開拓新興交叉領(lǐng)域、解決國家經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展等方面取得了一大批成果，成就顯著。世界范圍內(nèi)來說，40%左右的諾貝爾獎獲得者依托重大科技基礎(chǔ)設(shè)施獲得成果。因此，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施在科技創(chuàng)新方面發(fā)揮了非常重要的作用。
例如，在前沿基礎(chǔ)研究方面，依托蘭州重離子加速器大科學裝置，近代物理所在世界上首次合成了30多種新核素，首次精確測量了26種短壽命原子核的質(zhì)量；在國家重大需求方面，基于離子加速器大科學裝置和核物理研究，提出了解決核燃料長期可持續(xù)供給、實現(xiàn)鈾資源充分利用和乏燃料安全無害處置的加速器驅(qū)動的先進核裂變能源系統(tǒng)；在人民健康方面，依托這一大科學裝置，經(jīng)過20多年持續(xù)努力，我們發(fā)展了先進的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重離子治療腫瘤技術(shù)，研發(fā)了治療實體腫瘤的專用重離子加速器裝置，已得到產(chǎn)業(yè)化推廣。
重大科技基礎(chǔ)設(shè)施還是聚集高端人才、培養(yǎng)人才、展示大國形象、推動國際合作交流、開展科學和核心技術(shù)交流極其重要的平臺。比如，近代物理所曾與美國、歐洲等的50多個研究機構(gòu)和大學建立了密切的合作關(guān)系，產(chǎn)出了非常重要的科技成果，培養(yǎng)了一批為我所用的科研人才。蘭州重離子冷卻儲存環(huán)工程在建設(shè)期間，充分發(fā)揮了國際合作的作用，多名外國專家參與建設(shè)。這些難得的經(jīng)歷培養(yǎng)和造就了一批具有國際水平和視野的高端科技人才、青年科技人才和高水平創(chuàng)新團隊。可以說，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施已成了培養(yǎng)和吸納優(yōu)秀科技人才的“蓄水池”。
近代物理所是一個依托重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，開展重離子科學與技術(shù)、加速器驅(qū)動的先進核能系統(tǒng)研究的基地型研究所。60多年來，研究所在原子核物理、原子物理、放射生物學、重離子驅(qū)動的高能量密度物理、材料輻照與技術(shù)、加速器驅(qū)動的先進核能裂變能源、基于離子束的核技術(shù)相關(guān)應(yīng)用和粒子加速器大科學裝置等研究方面，引領(lǐng)著我國重離子科學與技術(shù)、加速器驅(qū)動核能技術(shù)的發(fā)展，取得了以新核素合成、原子核質(zhì)量精確測量為代表的一批重大基礎(chǔ)研究成果；在超導離子源、連續(xù)波強流質(zhì)子超導直線加速器等方面獲得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破；轉(zhuǎn)化了重離子治癌、輻照誘變育種等多項重離子輻照技術(shù)，實現(xiàn)了大型醫(yī)療設(shè)備重離子腫瘤治療專用裝置的國產(chǎn)化。截至2022年7月，作為第一單位和參與單位，近代物理所共有186項成果獲得省、部級以上獎勵，其中國家級獎勵20項。
《瞭望》：重大科技基礎(chǔ)設(shè)施在造福人類方面有哪些代表案例？
趙紅衛(wèi)：這類案例很多。比如1975年，美國勞倫斯伯克利國家實驗室利用其已有的科研加速器裝置率先開展重離子治療腫瘤研究。20世紀90年代，德國和日本相繼開展重離子治療腫瘤技術(shù)和臨床研究，并逐步推廣應(yīng)用。目前，重離子治療已成為全球放療領(lǐng)域的前沿和熱點。國際上共有10余臺醫(yī)用重離子加速器在運營，主要分布在亞洲和歐洲。全球已累計治療腫瘤患者約3萬人。
近代物理所從1993年開始重離子治癌技術(shù)基礎(chǔ)研究，已經(jīng)實現(xiàn)了離子束輻照細胞、動物實驗、核心技術(shù)攻關(guān)、病例臨床前期試驗、治療專用裝置的集成、示范及產(chǎn)業(yè)化推廣。2018年，近代物理所自主研發(fā)并投入生產(chǎn)、安裝了國內(nèi)第一臺重離子治療腫瘤專用裝置，使我國成為繼日本、德國、美國之后全球第四個實現(xiàn)重離子治療腫瘤的國家。
2019年10月，由近代物理所及其參股公司蘭州科近泰基新技術(shù)有限責任公司研制的我國首臺自主知識產(chǎn)權(quán)碳離子治療系統(tǒng)獲準上市。這臺由國家藥品監(jiān)督管理局批準注冊的國產(chǎn)碳離子治療系統(tǒng)，突破了國外產(chǎn)品的專利壁壘，提高了性價比、降低了運行維護成本，實現(xiàn)了國產(chǎn)重離子治療設(shè)備零的突破，使我國高端醫(yī)療器械裝備國產(chǎn)化邁出了新的步伐。
同時，該系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化和臨床應(yīng)用還將帶動集癌癥精準治療、高端裝備制造和運行維護服務(wù)為一體的離子醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，推動上下游企業(yè)技術(shù)水平提升，實現(xiàn)低端制造向中高端制造轉(zhuǎn)型，使“國之重器”造福社會。可以說，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施在基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用等方面，有力地服務(wù)了社會，并推動了經(jīng)濟社會發(fā)展。
打造全球創(chuàng)新高地仍需努力
《瞭望》：如何更好地推動重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)？
趙紅衛(wèi)：可以吸引企業(yè)參與國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。比如，有發(fā)達國家企業(yè)與國家實驗室合作，大型設(shè)備的所有權(quán)由實驗室掌握，企業(yè)有使用權(quán)。我國也可以借鑒此類做法，吸引民營企業(yè)參與。相關(guān)部門可以設(shè)置一部分基金用于支持企業(yè)圍繞重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)采購專門的儀器設(shè)備，參與設(shè)施建造。
同時，國家亦可鼓勵地方政府投入重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。在立項建設(shè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施時，充分論證，目標清晰，從國家需求出發(fā)。充分考慮團隊基礎(chǔ)和經(jīng)驗，強調(diào)先進性和必要性。
《瞭望》：打造全球創(chuàng)新高地，我們面臨哪些新挑戰(zhàn)？
趙紅衛(wèi)：世界科技強國競爭，比拼的是國家戰(zhàn)略科技力量。打造科技強國和全球創(chuàng)新高地，是我們一直努力的方向和目標。在關(guān)乎國家戰(zhàn)略需求、基礎(chǔ)科學研究和技術(shù)創(chuàng)新的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，我們必須要以“十年磨一劍”的韌性，堅持發(fā)展。
目前，我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施有部分技術(shù)指標處于國際領(lǐng)先，部分分系統(tǒng)、某個方向或設(shè)備性能等領(lǐng)先的較多，全面領(lǐng)先、領(lǐng)跑的相對較少。比如在核能可持續(xù)發(fā)展和醫(yī)用同位素量產(chǎn)方面仍需要持續(xù)推動。核廢料嬗變、鈾資源利用率的提高是先進核裂變能源可持續(xù)發(fā)展的重要研究方向，這兩個問題目前也是世界難題，需要建設(shè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開展探索研究；在用于腫瘤診療的醫(yī)用同位素量產(chǎn)技術(shù)方面，離子加速器裝置也可發(fā)揮關(guān)鍵作用，規(guī)避“卡脖子”風險，我國可統(tǒng)籌謀劃布局。
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