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【新京报】探秘大科学装置
发布时间:2013-11-11 来源:新京报 郭铁流 熊德 【字号:  

    10月21日,兰州vns8.com近代物理研究所的科研人员用重离子治疗终端为一名癌症患者进行治疗。经过十多年的研究,重离子治疗癌症的技术已经取得重大进展,目前有两台专用重离子肿瘤治疗设备正在建造,有望于明年正式投入使用,这将成为我国首台自主研发的重离子肿瘤治疗设备。

    兰州重离子加速器现已经发展成为我国能量最高、规模最大的重离子研究装置。利用这个装置可以开展肿瘤的治疗、为航空航天材料提供测试平台、研制新型材料,利用重离子诱变技术培育春小麦、甜高粱等作物的优良新品种。

    “人造太阳”内,科研人员在进行升级工作,为达到“人造太阳”中心温度1亿度、延续时长1000秒的科学目标,解决上亿度高温等离子体连续运行的世界难题。

    全超导托卡马克核聚变实验装置(俗称“人造太阳”),科研人员用它控制核聚变,使核聚变成为人类可以利用的清洁核能源,以解决能源危机。

    中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,一名科研人员在监测“火旋风”,用仪器采集“风速和火焰温度关系”的数据。

  20世纪中叶以后,科学发展的一个重要特征是重大科技基础设施(俗称大科学装置)的出现。

  近代物理学上有很多诺贝尔奖项的研究成果,都依靠这些重大科技基础设施取得。

  重大科技基础设施是指须通过较多资金投入和工程建设来完成,建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动,以实现重要科学技术目标的大型设施。目前,我国在建和运行设施总量达到32项。其中,中国科学院负责建设和运行设施13个,在建设施9个,将建设施1个。其中极具有代表性的有“兰州重离子研究装置”、“合肥同步辐射装置”、“全超导托卡马克核聚变实验装置”、“稳态强磁场实验装置”。

  这些听起来十分陌生的装置,推动了我国粒子物理、核物理、生命科学等领域的科研水平进入国际先进行列。依托这批重大科技基础设施,解决了一批关乎国计民生和国家安全的重大科技问题,在载人航天、资源勘探、防灾减灾和生物多样性保护等方面发挥着不可替代的作用。

  对公众来说,这些科研机构遥远而神秘,但它们正在加速改变着我们的未来。

  癌症新疗法

  10月21日,甘肃兰州vns8.com近代物理研究所,一名50多岁的癌症患者躺在一台重离子治疗终端前,准备接受治疗。

  这是一种新的治疗癌症的方法,利用高速的重离子束对病变的组织进行治疗。

  科研人员先用核磁共振确定病人的病变部位,然后给病人罩上白色网格状的固定外套,使其不能随意移动,接着用红色的激光束对病变部位进行精确定位,最后用重离子对病变的部位进行治疗。十分钟后,这名患者结束了当日的治疗。

  重离子治疗癌症是当代世界上公认的先进有效的放疗方法,与传统的放射治疗相比,重离子束对健康组织辐射损伤轻、疗程短、治愈率高。

  重离子治疗技术的开展,依托于一个属于“大科学装置”的机器——重离子加速器。

  重离子加速器可以将大量的重离子加速到很高的速度,甚至接近光速,高速的重离子形成重离子束,用于开展重离子物理研究。中国是继美、德、日以后,第四个开展重离子研究的国家。

  人造小太阳

  10月24日,安徽合肥科学岛,科研人员在“全超导托卡马克核聚变实验装置”内为机器升级。这是一个控制核聚变的装置,用于“人造小太阳”的研究,目的是解决人类面临的能源危机。

  太阳之所以能够释放无穷尽的能量,就是因为其不断的核聚变反应。氢弹的爆炸也是这个原理。

  如何将氢弹这种不可控制的核聚变,变成可控制的核聚变?

  太阳之所以不会像氢弹那样爆炸,是因为万有引力使太阳形成一个“被约束的大火球”,只会持续地产生能量,而不会爆炸。“全超导托卡马克核聚变实验装置”就是这样一种“约束核聚变能”的容器。它是一个环形磁容器,造成一个磁。?褚桓觥按帕?,使所有的带电离子只能沿着磁力线前进,而不会“逃离”。

  “磁约束核聚变”未来的研究目标是三步走,首先是要建成等离子体实验堆,其次是要建成工程示范堆,最后建成聚变能电站。“人造小太阳”的研究将让人类用上清洁的核能源。

  火灾掌控者

  10月23日,位于安徽合肥的中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室里,一名科研人员在实验台用干粉喷灭火焰,以计算达到灭火效果所需的干粉量。

  另一名实验室的科研人员则在一个风道内点起一把火,做“旋风火”的实验,用仪器采集“风速和火焰温度关系”的数据。

  火灾是一种能够通过人为干预而减少其损失的灾害。火灾科学国家重点实验室一直在从事这方面的研究。

  在这里,科研人员利用模型和数据,探究建筑火灾、森林与城市火灾、工业火灾等科学规律,为修订和制定火灾安全技术标准与规范提供技术支撑。

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