大科学装置+1!大湾区这些大国重器,藏着改变世界的“密码”

来源:南方+ 作者: 发表时间:2025-03-01 20:52
南方+  作者:  2025-03-01

2月28日,大湾区大科学装置又上新啦。冷泉装置在广州南沙正式启动建设,让南沙大科学装置成功“从0到1”!

冷泉生态系统研究装置三个分总体布局。资料图片

其实,大湾区的大科学装置“家族”一直很热闹。像中国散裂中子源,已经在科研圈大放异彩;江门中微子实验站,也在前沿物理领域一路“狂飙”。如今冷泉装置加入,大湾区科研“战队”实力又升级。今天小南盘点一下大湾区大装置“家族”,带你大开眼界:

中国散裂中子源:

微观世界的“超级显微镜”

想象一下,有一个神奇的“显微镜”,能看到特别特别小的东西,小到原子和分子的世界。中国散裂中子源就是这样的存在,它位于东莞松山湖科学城,是全球第四台、我国首台脉冲式散裂中子源,就像一个微观世界的 “超级显微镜”。

它是怎么工作的呢?简单来说,它会发射出像“小炮弹”一样的中子。这些中子打在要研究的物体上,就像把小石子扔进平静湖面溅起水花。科学家们通过观察这些“水花”,也就是中子散射的情况,就能知道物体内部的原子和分子是怎么排列、怎么运动的。

自2018年通过验收以来,它已在航空航天关键部件、锂离子电池、稀土磁性、新型高温超导等重点领域产出大量原创科研成果。

中国散裂中子源一期工程于2011年9月开建,工期6.5年,总投资约23亿元,设备国产化率超过90%。二期工程2024年开始建设,以后它的“眼睛” 会更厉害,能看得更清楚更快,还能看到更小的东西。

江门中微子实验探测器:

捕捉宇宙“幽灵粒子”的神器

在江门开平市,藏着一个神秘的大家伙,它叫中微子实验探测器。它的任务是抓住宇宙中最神秘的粒子之一——中微子。

中微子几乎不与其他物质发生反应,因此被称为“幽灵粒子”。对中微子的研究对理解宇宙模型等具有重要意义,是国际最前沿的基础研究。

为了捕捉“幽灵粒子”,科学家们费了不少心思。他们在江门建了一个特殊探测器,——一个有效质量2万吨的液体闪烁体探测器,把它放在地下700米实验大厅内44米深的水池中央。探测器外围的光电倍增管就像“眼睛”一样,将中微子发出光信号转换成电信号,并放大1000万倍,从而获取到中微子的能量、位置等信息。

实验探测器2013年启动计划,2015年开建,预计2025年8月就能正式开始工作,而且大概要工作30年。届时,它就像派了一个宇宙“间谍”,去揭开中微子的神秘面纱,帮助我们更好地了解宇宙是怎么回事。

惠州两大科学装置:

探索宇宙奥秘的“超级引擎”

在惠州,两座科学“超级引擎”正悄然崛起——强流重离子加速器装置(HIAF)和加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)。

中国科学院两大科学装置设置总部区(位于惠城区)和装置区(位于惠东县)。图为总部区。 资料图片

HIAF项目将建设成为国际上脉冲束流强度最高的重离子加速器装置。可以把它想象成一列“高速列车”,重离子就是列车上的乘客。重离子在加速器中被加速到极高的速度,就像列车在轨道上飞驰一样。当这些高速的重离子被引出加速器后,就可以用于各种科学研究,如核物理、材料科学等。

CiADS项目是国际上第一个兆瓦级ADS(加速器驱动次临界系统)研究装置。

基于CiADS的ADANES燃烧器,可以看作一个“核废料处理工厂”,它能让核废料“变废为宝”,将放射性核素转化为更安全的物质。通过这种方式,CiADS将燃料效率由当前的不到1%提高到超过95%,核废料量减少到4%以下,放射寿命减少到500年以内。

HIAF项目总投资16.7亿元,已于2018年12月动工建设,计划2025年12月建成。CiADS项目总投资28.16亿元,已于2021年7月30日开工,计划2027年12月建成。

冷泉生态系统研究装置:

深海探秘的“未来先锋”

在广州南沙,有一个正在建设的超级项目——冷泉生态系统研究装置。它是中国在深海科学和能源开发的重要宝贝,也是粤港澳大湾区综合性国家科学中心(南沙科学城)的核心项目之一。

冷泉生态系统研究装置配套科研综合楼效果图。资料图片

冷泉是什么呢?在海底,会有一些富含甲烷的流体像喷泉一样喷出来,这就是冷泉。围绕着冷泉,形成了一个特别的生态系统,就像在“深海沙漠中的绿洲”。这个生态系统对深海生物固碳特别重要,它的食物网和代谢模式,是人类了解深海极端生命的关键。

冷泉装置采用“样地实验+陆地模拟,海陆协同、时空互换”的方法。通过在海底建立载人驻留实验室,以及在陆地上建立保真模拟设施,来研究深海冷泉生态系统。建成后,会成为世界上第一个坐底式深海载人驻留实验室。

同时,南海可燃冰储量达800亿吨油当量,冷泉装置将帮助人类解决开采可燃冰时的生态保护问题,让人类能更好地利用这种新能源。

冷泉装置2025年获批建设,建设周期五年,预计2030年前后投入使用。

大湾区的这些大国重器,堪称科研界的“梦幻联动”天团。它们齐心协作,吸引全球科研大神奔赴大湾区。在全球科创浪潮中,大湾区凭借这些装置,在通往综合性国家科学中心的路上加速狂奔。

撰文/AI审核:林双英 夏令

统筹:杨杰利

编辑:束孟卿
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