攻克中子源关键技术!兰州大学“紧凑型中子发生器及应用”项目斩获教育部二等奖

· 技术突破

中子科学技术是支撑国家战略的关键基石,其中高性能中子源是核心研究装备。加速器中子源作为重要类型,通过带电粒子束轰击靶材产生中子,具有能量可控、产额可调、安全性高的特点,是国际科技竞争的前沿,在核聚变研究、材料测试、工业检测及医疗诊断等领域作用显著。2025年5月,国际核聚变材料辐照设施(IFMIF-DONES)粒子加速器项目正式启动。

作为我国在该领域长期布局的重要力量,兰州大学早在多年前就已启动紧凑型中子发生器的研发工作,其技术积累与突破为应对国际核聚变研究需求奠定了坚实基础。

一、兰大团队成果达国际先进水平

近日,教育部公布了2025年度教育部科学研究优秀成果奖(自然科学和工程技术)授奖项目名单,兰州大学中子物理与中子技术团队完成的"紧凑型中子发生器及应用"成果,荣获工程技术研究成果奖二等奖。

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兰州大学长期从事D-D/D-T聚变反应中子发生器研制和中子物理研究工作。团队成功研制的ZF-300中子发生器是我国第一台源强达到10¹² n/s量级的强流中子发生器,主要技术指标达到了同类中子发生器的国际先进水平,入选国际原子能机构IAEA技术名录(IAEA-TECDOC-913),被国家相关部门评定为模拟标准中子源之一。

紧凑型中子发生器是开展中子应用技术装备研发和应用急需的小型可控中子源,是国际争先发展的前沿课题。在科技部重大科学仪器开发专项和国家自然科学基金项目等的资助下,兰州大学成功研制了我国首台高产额紧凑型D-D/D-T中子发生器,具有中子产额高(D-D中子~10⁹ n/s量级、D-T中子~10¹¹ n/s量级)、辐射安全性能好、寿命足够长、可控等特点,技术水平进入了国际先进行列。科技部验收专家评价:兰州大学研制的紧凑型中子发生器"技术成熟度8级,为我国中子应用技术的研发和推广奠定了基础"。

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二、从实验室到产业化 科技成果转化成效显著

2024年6月,"紧凑型中子发生器"核心技术及专利,以"作价入股"形式,完成了科技成果转化,联合成立了"中陕核(西安)中子科技有限公司",致力于小型化可控中子源及相关中子应用技术装备开发及产业化发展。这一转化标志着兰州大学在科技成果转化方面取得了实质性突破。

值得一提的是,2024年兰州大学修订《兰州大学科技成果转化管理办法》,将科研人员转化收益分配比例由70%提高到90%。这一政策利好极大激发了科研人员的创新活力,为科技成果转化提供了制度保障。目前,研发的多台紧凑型中子发生器已成功应用于南京航空航天大学工业物料成分实时在线检测系统、中国科学院上海应用物理研究所标准中子源等系统,获得了用户的肯定和认可,解决了国家项目及重大需求的关键部件问题。

团队负责人姚泽恩教授介绍,工业现场开展中子活化分析使用的主流中子源是锎-252自发裂变中子源,但该同位素中子源被国外垄断,产量极低、价格高昂,半衰期仅有2.6年。而加速器中子源的开发一直是兰州大学核学科的传统优势。团队成员韦峥教授表示:"从实验室设备到商品的转化过程中,要根据不同用户不同的性能需求不断进行技术迭代。"

三、延伸应用:加速器技术在医疗领域的创新突破

兰州大学在加速器技术领域的创新成果不仅体现在工业应用方面,在医疗健康领域同样取得了重要进展。本月,兰州大学发布消息称,由福建莆田市委托兰州大学自主研发的我国首台套加速器硼中子俘获治疗(AB-BNCT)装置已全面具备临床条件,正式获准进入人体临床试验阶段。这一成果是校地企协同推动科技创新转化的生动实践。

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该装置由兰州大学稀有同位素前沿科学中心、核科学与技术学院顾龙教授团队研发,成功突破了强流离子源、射频四极加速器等一系列"卡脖子"技术,研发出性能比肩国际先进水平的国产AB-BNCT装置。这一成果标志着我国在高端放疗设备领域取得了重要突破,为肿瘤患者提供了新的治疗选择。

四、战略布局深化:成立核聚变科学与工程学院,抢占未来能源制高点

2025年12月26日,学校正式成立核聚变科学与工程学院,这是国内985高校中首个专门设立的核聚变科学与工程学院,这一举措是兰州大学响应国家"十五五"规划建议、前瞻布局未来产业的重要行动。

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核聚变科学与工程学院以服务国家能源战略需求为导向,紧密围绕核聚变关键科学问题开展前沿研究。学院依托兰州大学核科学与技术学院70年建设的深厚积淀(我国高校最早设置核专业的院系之一),以及教育部稀有同位素前沿科学中心、核环境安全教育部工程研究中心、甘肃省核燃料循环与核技术应用创新联合体等国家级和省部级科研平台,拥有强流中子发生器、聚变诊断实验室、氢同位素分离技术研发平台等专用实验设施,并承接了科技部"聚变堆燃料粒子合成诊断技术和方法研究"重大专项。

学院联合中国科学院合肥物质科学研究院、哈尔滨工程大学、兰石集团等多家单位构建产教融合共同体,开展本硕博一体化拔尖创新人才培养,致力于打造服务国家战略的核聚变人才培养和科学研究高地。

五、总结

兰州大学始终瞄准行业前沿与国家重大需求,持续强化科技创新赋能,抢占科技竞争和未来发展制高点;立足自身学科积淀与技术优势,加速高水平科技成果落地转化,促进科技创新与产业创新深度融合、协同发展,为国家战略实施与行业高质量发展注入持久动力。

"紧凑型中子发生器及应用"成果的获奖,不仅是对兰州大学科研团队多年努力的肯定,更是对我国自主创新能力提升的生动诠释。未来,兰州大学将继续心怀"国之大者",在核科学与技术领域持续深耕,为服务国家重大战略需求、实现高水平科技自立自强作出更大贡献。

参考链接:

  • https://news.lzu.edu.cn/info/1055/1102505.htm
  • https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_32351911
  • https://m.163.com/dy/article/JR2V4A8C0550CBNY.html