科技日报记者 叶青
国际上首次完成Nb3Sn超导电子加速器的成功研制与稳定载束、自研新一代医用重离子加速器装置、创新技术将二氧化碳转化成碳酸酯……这一系列核心技术突破的背后离不开先进能源科学与技术广东省实验室（又称“东江实验室”）的技术支撑。
位于广东省惠州市的东江实验室，依托加速器驱动嬗变研究装置和强流重离子加速器装置两大国家重大科技基础设施，以及惠州石化能源新材料、新型储能等产业优势，聚焦先进核能与核技术、化石能源清洁高效利用、新能源与储能等积极开展基础研究、应用研究和科技攻关。
目前，实验室已取得一大批原创性科研成果，谋划建设11个重大科研平台，孵化成立5家企业，并推动一批成果转化，带动相关产业新增产值数亿元，成为粤港澳大湾区一支重要科技力量。
开展Nb3Sn射频超导研究
在东江实验室，世界首台Nb3Sn超导电子加速器正在运行。这台加速器由中国科学院近代物理研究所与东江实验室自主研制。
Nb3Sn材料是下一代射频超导新材料，也是射频超导应用领域的研究热点与竞争制高点。
欧美国家在这一领域布局很早，并构建了技术壁垒，对我国实行严格的技术封锁。面对技术受制于人的局面，中国科学院近代物理研究所副所长何源带领团队从零开始，率先开展Nb3Sn射频超导技术研究。历经8年，团队在国际上首次完成Nb3Sn超导电子加速器的成功研制与稳定载束，实现了Nb3Sn薄膜腔研制与工程应用的全过程突破，完成了从跟跑、并跑到领跑的跨越。
在实验室“基础研究—应用开发—成果转化—产业发展”的“沿途下蛋”机制下，团队一边对Nb3Sn射频超导技术进行持续性的科学问题研究和技术应用研发，不断提升射频超导性能、解决工程技术难题，一边力推科研成果落地转化。何源介绍，目前该技术已实现成果转化，团队承接了多家单位的相关超导腔镀膜系统建设；同时，开展了相关技术在电子束辐照废水处理方面的验证与应用研究，处理效果显著，已与相关高新技术企业、环保部门及科研机构签订了技术合作开发协议探索工业应用转化。
研发新一代医用重离子加速器装置
“重离子加速器装置不仅是解决核科学前沿重大问题的国家重大科技基础设施，也是解决生命健康问题、服务经济社会发展的‘国之重器’。”中国科学院近代物理研究所副所长、东江实验室重离子治癌关键技术研究组负责人杨建成说。
重离子治疗是目前国际公认的放疗尖端技术，能够在对肿瘤进行集中爆破的同时，减少对健康组织的伤害。我国首台医用重离子加速器装置于2020年3月投入临床应用，首代装置已在全国推广10台。截至去年11月底，首代装置已累计治疗患者3200余例，疗效显著。
“针对我国放疗领域对先进治疗设备和技术的迫切需求，我们希望在首代医用重离子加速器装置的基础上进一步创新技术，研究新一代装置，惠及更多患者。”杨建成说。
从首代到新一代，并非仅是简单的技术改进或者优化，而是颠覆性的技术创新。为了给现有的“大块头”加速器装置“瘦身”，杨建成带领团队开展了集中技术攻关。
团队首先瞄准了装置的“心脏”——同步加速器。两年多的时间里，杨建成带领团队设计了无数个版本，尝试了各种不同的构型，并逐一针对每一种构型进行系列优化。“这个过程非常艰辛，幸运的是，我们通过原创的紧凑型光学设计和原创变场梯度引出方案，开展大量模拟和计算，最终成功设计出周长为35米的同步加速器，大幅减少重离子加速器装置占地面积。”杨建成说。
新一代医用重离子加速器装置体积变小，性能却更强。团队首创的国际高性能束流智能配送系统，让一条旋转束线能同时对接8个治疗室，实现从“点对点”到“点对面”的数据配送转变，缩短患者等待时间。此外，团队研发的医用无液氦超导强流离子源，让重离子束流强度达到1毫安，提升了治疗效率。
团队还提出全新的工艺标准，保障新一代医用重离子加速器装置的安全和可靠运行。同时，团队研发了基于AI的诊疗空间一体化操控系统，覆盖诊断、治疗、监测全流程，形成全新架构的控制系统。这一系列成果让新一代医用重离子加速器装置不仅缩短了治疗时间，年治疗能力大幅提升，还实现远程智能调控和诊疗。
目前，落地惠州的新一代医用重离子加速器装置已完成核心设备加工，正在紧锣密鼓地进行安装。杨建成透露，预计今年年底，新一代医用重离子加速器装置将开展临床治疗试验，为人民健康保驾护航。
前沿技术赋能地方产业转型
石化行业在生产过程中会排放大量的二氧化碳。如今，一项将二氧化碳高效转化为高附加值产品的创新技术，已在惠州实现产业化突破。
碳酸酯是锂电池电解液的关键原料。依托东江实验室，科研团队通过技术创新，将二氧化碳转化成碳酸酯。这一技术路径实现了双重价值：一方面，通过化学转化，将石化行业排放的二氧化碳转化为高附加值产品，有效减少温室气体排放，助力“双碳”目标实现；另一方面，生产的碳酸酯可为动力电池、储能系统等提供稳定原料保障，推动绿色能源产业高质量发展。目前，相关团队已与惠州企业达成深度合作，这标志着该技术在规模化应用上迈出关键一步。
“下一步，我们将继续推进二氧化碳捕集利用、低碳烃绿色转化等相关技术攻关，为助力国家‘双碳’目标实现提供技术支撑与实践路径。”东江实验室副主任董海峰介绍，实验室还将聚焦惠州石化能源新材料和电子信息两大核心支柱产业，重点建设电子信息材料研发平台，为电子化学品和高端光学级聚合材料研发提供重要支撑；同时积极推动惠州石化能源新材料中试基地建设，为新技术验证、工程放大和转化落地提供重要平台。
此外，在新能源储能方面，东江实验室设立了新型储能专项资金，引进和整合相关高校、科研院所的储能创新资源，联合惠州亿纬锂能股份有限公司等新能源和新型储能龙头骨干企业，建立产学研协同创新机制，开展新能源和新型储能关键技术攻关，布局面向未来产业的前瞻储能技术研究。
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