北京激光加速创新中心

激光加速创新中心
北京激光加速创新中心
 
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北京激光加速创新中心(Beijing Laser Acceleration Innovation Center,以下简称BLAIC)选址于怀柔新城11街区,总用地面积17904.28平方米。BLAIC位于怀柔科学城的起步区,如下图所示:
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BLAIC的目标是世界技术最先进、功能最完整的激光加速器研发及激光加速应用研究平台,包括激光质子加速应用研究平台与工艺支撑平台。BLAIC的基础设施可支撑未来激光质子放疗系统、激光驱动伽马光源以及激光驱动宽谱相干光源的研发。BLAIC总建筑面积30000平方米,包括地上建筑面积25939平方米,地下人防及设备用房4061平方米。BLAIC建设工期为三年,预计2022年年底左右建成。
BLAIC建成后,将围绕激光驱动高能带电离子束的产生及其在聚变能源、空间辐射模拟、生物辐照和超快离子束应用等方面展开开拓性研究,促进激光加速器与能源、空间、生物以及材料等学科的交叉融合;支撑科技部重大仪器专项《拍瓦激光加速器装置与应用研究》,同时为“十四五”激光加速器大科学装置的预研方案提供场地与设施保障,在国家急需的大型医用质子放疗设备的关键技术方面获得突破;BLAIC还将建设完善工艺支撑平台,为完成科学研究目标提供有力保障和支持,也为后续产学研一体化奠定基础。BLAIC开始研制的拍瓦激光加速器装置布局图如下:
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依托BLAIC,拟申请“十四五”飞秒激光驱动多束流综合设施大科学实施,建设世界上首个飞秒激光驱动多束流综合设施,在高梯度激光加速器、宽带相干光源、高亮度伽马源、激光核物理、MeV伽马对撞机等领域进行开拓性研究;同时可以为国土安全、核安保、核废料嬗变和核能持续发展提供创新性手段,在促进基础学科发展、社会经济进步和保障国家安全等方面发挥巨大作用。
BLAIC将成为怀柔科学城在建的大科学设施—多模态跨尺度生物医学成像设施急需的外延交叉平台。激光加速产生的高能质子束有着发散度小、脉冲超短、亮度超高、宽能谱等特点,某些参数如峰值束流强度、束团密度等远高于传统加速器产生的束流。BLAIC的主要目标是建成基于激光加速方法的新型高能质子加速器及应用装置。利用该加速器及应用装置可建设多种实验平台,为多模态跨尺度生物医学成像设施提供新的研究手段,具体包括:
(1)质子透射成像实验平台。高密度敏感成像,可应用到肿瘤组织异型性的透视性成像研究中,推动恶性肿瘤早期发现、早期诊断的研究。
(2)高剂量率生物辐照平台。可满足急需的以下三方面研究需求:①高剂量率质子束提高肿瘤细胞杀伤效率的规律及其机理;②更好的模拟空间低能区辐射场环境,研究国家太空探索战略中急需解决的空间辐射生物问题(如:对免疫细胞和神经元的损伤及修复机制);③研究放疗导致二次癌症的发生机理。
(3)质子声学成像平台,可以实现质子放疗过程中,组织对质子射线吸收分布的实时监测,对辐射吸收峰值(布拉格峰)的精确定位,从而可以使放疗剂量更加高效的被利用,准确聚焦在肿瘤组织,减少周围健康组织受到的伤害。
除了多模态跨尺度生物医学成像设施,BLAIC拟为十四五预研项目亮度伽马光源、宽谱相干光源的研发提供场地及工艺平台支撑。这些新型光源可作为科学城已有的大设施北京光源(X射线能段)的有益补充,补全科学城光源类设施覆盖的光谱空白区,同时为材料基因组研究平台的研究工作提供新的支撑。
综合起来,BLAIC的建设不但可提高激光质子加速器的技术成熟度,拓展激光质子束的应用,也可为先进激光质子加速器、激光质子放疗系统的研发提供必要的支撑条件,同时也是怀柔科学城在建的大科学设施-多模态跨尺度生物医学成像设施等急需的外延交叉平台。BLAIC也将与材料基因组、综合极端条件装置紧密配合。这些合作将能迅速提升我国凝聚态物理、材料科学、化学催化、生物物理等基础研究领域的水平和国际影响力;并为北京市和周边高校、科研院所以及国内外用户提供公共技术服务,协助高科技产业解决基础问题,带动我国大型医疗设备、生物医学、先进材料等领域的技术发展起到良好的示范作用。BLAIC将为辐射医学、前沿物理、核能持续、先进材料等领域重要科学问题的研究提供研究条件;具备基础科学研究、大型设备技术研发、研究生培养、国际学术研讨等功能,成为我国下一代先进加速器和先进光源研究的科学研究前沿阵地;将极大地提升我国先进粒子加速器及新型光源领域科研基础设施整体竞争水平,吸引、凝聚国内外相关领域优秀科学家,培养和造就一流科学工程技术人才,为取得基础和前沿领域重大科学发现、重大原始创新提供平台,最终成为学科交叉的国际级影响力的大型综合科学创新平台。
BLAIC,一个圆梦激光加速事业的地方,诚邀各相关领域的人才加盟。
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