中國原子能科學(xué)研究院回旋加速器創(chuàng)新與發(fā)展60年

張?zhí)炀?，呂銀龍，王 川，賈先祿，葛 濤，李 明，殷治國，樊明武

(1.中國原子能科學(xué)研究院 回旋加速器研究設(shè)計中心，北京 102413； 2.華中科技大學(xué)，湖北 武漢 430074)

20世紀50年代，中國原子能科學(xué)研究院(CIAE)發(fā)展了中國的第1代回旋加速器Y-120，該加速器為原蘇聯(lián)援建，于1958年建成調(diào)試出束，標志著我國跨進了原子能時代，也標志著CIAE、乃至我國加速器事業(yè)發(fā)展的全面開始。從20世紀60年代末至70年代初，CIAE率先發(fā)展了中國的第2代回旋加速器，對這臺1.2 m的回旋加速器進行了兩次重大技術(shù)改造，在平頭磁極之間引入螺旋型葉片以使磁場達到等時性要求；加入調(diào)諧線圈和諧波線圈以調(diào)節(jié)等時場、補償非理想場，從而滿足加速不同粒子的要求。另外，在束流引出、高頻系統(tǒng)等方面均有重要的技術(shù)改進，使其成為了我國第1臺可變能量等時性回旋加速器。該加速器改造后的技術(shù)指標為：氘核能量3～14 MeV，質(zhì)子能量6～20 MeV，α粒子能量6～28 MeV。利用這臺加速器，CIAE開展了許多核技術(shù)和核物理方面的研究工作，這臺加速器為推動我國原子能事業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用[1]。

從1988年以來，CIAE重點關(guān)注緊湊型強流回旋加速器的發(fā)展，通過加強國際合作，取得了一系列里程碑式的進展。借《原子能科學(xué)技術(shù)》創(chuàng)刊60周年的機會，本文就作者所經(jīng)歷的一些工作，闡述回旋加速器的一些科技創(chuàng)新成果和未來發(fā)展設(shè)想。

1 緊湊型回旋加速器科技創(chuàng)新

近30年來，CIAE回旋加速器的發(fā)展方向從原來的低能加速器，逐步過渡到強流加速器。1994年底建成的30 MeV醫(yī)用強流回旋加速器，標志著CIAE質(zhì)子加速器的發(fā)展進入了一個新時期；2014年建成的100 MeV強流質(zhì)子回旋加速器，其能量、加速引出效率和靶上束流功率等性能指標均達到了國際領(lǐng)先水平。用約20年的時間，實現(xiàn)了從學(xué)習(xí)國際先進技術(shù)，到自主創(chuàng)新、技術(shù)出口的跨越發(fā)展。

1.1 100 MeV強流質(zhì)子回旋加速器

100 MeV強流質(zhì)子回旋加速器(CYCIAE-100)[2]是我國自行研制的能量最高的質(zhì)子回旋加速器，也是國際上引出靶上質(zhì)子束流功率最高的緊湊型回旋加速器。緊湊結(jié)構(gòu)的100 MeV強流質(zhì)子回旋加速器如圖1所示。該加速器的建成被兩院院士通過投票選為“2014年中國十大科技進展新聞”。其突出科技創(chuàng)新主要體現(xiàn)在：突破能量70 MeV以上回旋加速器均采用分離扇或螺旋扇的國際上通常的設(shè)計思路，建成了國際上最大的緊湊型強流回旋加速器；通過研究掌握了多束團強流束流動力學(xué)核心算法，被美國科學(xué)家譽為過去10年加速器計算物理的兩個主要模型之一；首次實現(xiàn)雙內(nèi)桿高頻腔有效調(diào)節(jié)加速電壓，獲得了AVF回旋加速器國際上高頻腔的最高Q值；創(chuàng)新發(fā)展剝離靶4D調(diào)節(jié)和邊緣匹配技術(shù)，實現(xiàn)了大型質(zhì)子加速器同時雙向供束；首次在真空中全場域測磁，沿半徑調(diào)場梯度，建成重達400多t單體磁鐵；深入研究了強流高亮度負氫離子源、中心區(qū)相空間匹配等技術(shù)，獲國際上緊湊型回旋加速器靶上最高束流功率。以上創(chuàng)新成果表明，我國已掌握強流回旋加速器領(lǐng)域一系列創(chuàng)新技術(shù)。加拿大Sabaiduc等[3]撰文指出：由CIAE推動的強流、相對高能量的緊湊型回旋加速器復(fù)雜技術(shù)，已具有發(fā)展趨勢的引領(lǐng)作用?；贑YCIAE-100的100 MeV質(zhì)子束驅(qū)動ISOL裝置，產(chǎn)生、加速放射性核束，這是我國第一套基于在線同位素分離器的放射性核束設(shè)施[4]，也是繼歐洲ISOLDE、美洲ISAC之后，國際上為數(shù)不多的基于高分辨率在線同位素分離器的放射性核束設(shè)施。

圖1 100 MeV強流質(zhì)子回旋加速器Fig.1 100 MeV high intensity proton cyclotron

1.2 系列小型回旋加速器

回旋加速器雖然已有近90年的發(fā)展歷史，但是由于其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，至今仍保持頑強、旺盛的生命力。能量較低、朝著單一性能、設(shè)備可靠、運行方便，以面向單一應(yīng)用的緊湊型回旋加速器，針對小型化、智能化目標，將出現(xiàn)更多的創(chuàng)新發(fā)展，并推動產(chǎn)業(yè)化。

1) 30 MeV醫(yī)用強流回旋加速器

1994年，成功建造了30 MeV醫(yī)用強流回旋加速器(CYCIAE-30)，鑒定專家認為該加速器具有研制起點高、束流強度高、引出效率高、智能化程度高和體積小的“四高一小”特點，結(jié)束了我國不能用加速器批量生產(chǎn)中、短壽命放射性同位素的局面[5]。該加速器引出的束流強度達到375 A，有關(guān)成果1996年被兩院院士評為中國重大科技事件。該加速器建成試運行后，多年來保持每年供束5 000 h以上，主要用于18F、201Tl、67Ga、68Ge、123I、111In、103Pd和57Co等醫(yī)用放射性同位素的生產(chǎn)。2017年，《15 MeV～30 MeV可變能量強流質(zhì)子回旋加速器》國家標準制定并頒布執(zhí)行。

2) 10～20 MeV范圍內(nèi)固定能量強流質(zhì)子回旋加速器

2002年開始逐步研究變氣隙強聚焦磁鐵，提出非理想諧波場墊補新算法，掌握高頻腔、中心區(qū)等創(chuàng)新技術(shù)；同時統(tǒng)籌各項目的研究內(nèi)容，至2009年建成質(zhì)子束引出能量10 MeV的強流回旋加速器綜合試驗裝置(CYCIAE-CRM)[6]，如圖2所示。鑒定專家認為：性能指標處于國際同類裝置前列，獲得中核集團公司科技進步一等獎。

2012年，建成了我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PET醫(yī)用回旋加速器樣機(CYCIAE-14A)[7]，該加速器能量為14 MeV，內(nèi)靶流強達450 A，因高頻系統(tǒng)功率和局部屏蔽的限制，試驗引出的束流強度為200 A，從中心區(qū)至引出靶上束流效率為98%。該加速器的建成，打破了國外壟斷，可用于生產(chǎn)惡性腫瘤和心腦血管疾病早期診斷的常用核素11C、15O、13N和18F，同時，由于其高的束流強度，還適合于生產(chǎn)64Cu、124I，乃至99Tcm?？苫谠摷铀倨鳂?gòu)成即時藥物配送中心，為周圍多家醫(yī)院的PET和SPECT設(shè)備提供18F等放射性核素。由于基于國內(nèi)工業(yè)能力而設(shè)計，實現(xiàn)100%國產(chǎn)化率，因而也具有價格方面的競爭力。參考CYCIAE-14A的設(shè)計，按照加拿大的技術(shù)要求，已為加拿大開展多套14 MeV PET醫(yī)用回旋加速器主體部件出口技術(shù)服務(wù)；為北京大學(xué)研發(fā)14 MeV回旋加速器用于新型放射性藥物研究，為中國同輻股份有限公司制造PET用回旋加速器；設(shè)計了70 MeV強流質(zhì)子回旋加速器(CYCIAE-70)并對此技術(shù)出口，用于意大利INFN國家實驗室70 MeV強流回旋加速器的建造，該加速器已獲得最高500 A的質(zhì)子束流[8]。

圖2 10 MeV強流回旋加速器綜合試驗裝置Fig.2 10 MeV high intensity cyclotron comprehensive test stand

目前正進一步改善CYCIAE-14A的離子源亮度、優(yōu)化中心區(qū)結(jié)構(gòu)，從而提高整體注入效率，開始自主研發(fā)用于BNCT的強流回旋加速器(CYCIAE-14B)?！?0 MeV～20 MeV范圍內(nèi)固定能量強流質(zhì)子回旋加速器》國家標準于2017年制定并頒布執(zhí)行。

3) 用于空間科學(xué)研究的50 MeV質(zhì)子回旋加速器

2018年CIAE中標中國科學(xué)院空間科學(xué)研究中心的中能質(zhì)子輻照裝置項目，是以在3年內(nèi)為空間中心提供一臺50 MeV緊湊型回旋加速器為核心，配套部分束流線設(shè)備的中能質(zhì)子輻照裝置[9]。項目建成后，將主要用于開展光電器件位移損傷及大規(guī)模集成電路質(zhì)子單粒子效應(yīng)的地面模擬試驗，為科學(xué)衛(wèi)星載荷及國產(chǎn)光電器件的設(shè)計研制提供技術(shù)支撐。中能質(zhì)子輻照裝置的實驗設(shè)備主要包含：1臺50 MeV緊湊型直邊扇質(zhì)子回旋加速器(CYCIAE-50)，提供能量30～50 MeV、流強1 nA～10 A的質(zhì)子束；2套輻射效應(yīng)模擬實驗終端及相關(guān)的劑量監(jiān)測與安全系統(tǒng)等。圖3為中能質(zhì)子輻照裝置的平面布局圖。目前CYCIAE-50已完成初步設(shè)計，主磁鐵、離子源、真空室等主要系統(tǒng)設(shè)備已開始制造。

圖3 中能質(zhì)子輻照裝置的平面布局圖Fig.3 Layout of medium energy proton irradiation facility

1.3 230 MeV /250 MeV超導(dǎo)回旋加速器

用于癌癥治療的超導(dǎo)回旋加速器，自從Maughan等[10]的開創(chuàng)性工作以來，經(jīng)由美國瓦里安公司[11]和其他廠商驗證，于2009年開始第1例病人的治療。相比常溫回旋加速器，超導(dǎo)回旋加速器具有小型化、束流引出效率高、劑量率高等技術(shù)優(yōu)勢。

230 MeV/250 MeV超導(dǎo)回旋加速器CYCIAE-230/250是CIAE瞄準國際上最新的質(zhì)子治療小型化加速器設(shè)備，基于創(chuàng)新設(shè)計和我國工業(yè)基礎(chǔ)，在我國首次自主研制的緊湊型中能超導(dǎo)回旋加速器。CYCIAE-230/250可分別產(chǎn)生230 MeV及250 MeV、約數(shù)百nA的質(zhì)子束流[12]。CYCIAE-230/250系列超導(dǎo)回旋加速器采用低電流密度、高穩(wěn)定度的NbTi低溫超導(dǎo)線圈、液氦零揮發(fā)冷卻方式，工作穩(wěn)定不易失超，滿足醫(yī)用的高穩(wěn)定度要求；其主磁鐵采用4葉片螺旋扇形磁極，高頻系統(tǒng)采用雙高頻機推-拉模式驅(qū)動4個高頻諧振腔，質(zhì)子每圈加速8次可獲得更高的圈能量增益，微型PIG離子源最大可產(chǎn)生幾十A的質(zhì)子束，基于進動共振的靜電偏轉(zhuǎn)引出實現(xiàn)約80%的束流引出效率。

圖4 總體安裝中的230 MeV超導(dǎo)回旋加速器Fig.4 230 MeV superconducting cyclotron under integral assembly

目前CYCIAE-230的所有主體設(shè)備已加工完畢，在總體安裝階段(圖4)，其中超導(dǎo)主磁鐵系統(tǒng)已穩(wěn)定運行1年，無失超[13]；高頻系統(tǒng)初步測試表明，腔體Q值達到8 000的高性能；離子源在加速器的中心區(qū)成功出束，流強達到60 A，高于設(shè)計要求。CYCIAE-250的關(guān)鍵部件也已全面開展加工，預(yù)計在CYCIAE-230進行調(diào)束試驗期間，開始CYCIAE-250的總體安裝工作。

2 回旋加速器創(chuàng)新研究成果

回旋加速器研究設(shè)計中心一直致力于強流加速器的發(fā)展，圍繞強流低、中、高能加速器，推動了若干重要的研究方向，主要包括緊湊型強流回旋加速器、超導(dǎo)等時性回旋加速器、高功率分離扇回旋加速器、等時性固定場交變梯度加速器、脈沖高功率電子加速器等。在每個研究方向上均已研究掌握了相關(guān)的核心技術(shù)，取得頗具特色的創(chuàng)新成果。

建成的100 MeV強流質(zhì)子回旋加速器，實現(xiàn)了從10 pA到數(shù)百A共計7個量級跨度的流強供束范圍，低流強束穩(wěn)定度好于1%，在照射野為4.5 cm×4.5 cm范圍內(nèi)均勻性好于93%，并基于此構(gòu)建的北京放射性核束裝置，實現(xiàn)每年穩(wěn)定提供質(zhì)子、中子和不同品種放射性核束共約3 000 h，為CIAE、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院、國防科技大學(xué)、中國工程物理研究院、西北核技術(shù)研究所、中國空間技術(shù)研究院、南京大學(xué)、香港科技大學(xué)等幾十家單位開展實驗研究，形成了一器多用、兩器并用、多器合用的多領(lǐng)域、多學(xué)科綜合性研究平臺，推動了核科學(xué)技術(shù)、核物理基礎(chǔ)研究及核技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展。加速器裝置已用于電子元器件抗核加固、空間質(zhì)子探測器標定、星用CCD圖像傳感器、航空機載電子設(shè)備試驗與評估、宇航生物效應(yīng)、核數(shù)據(jù)測量等核科技研究，填補了我國能量100 MeV 范圍內(nèi)質(zhì)子輻照的空白，將建成國內(nèi)唯一50 MeV以上準單能中子源和國內(nèi)時間分辨率最好的白光中子源。國際上首次觀察到20Na的奇異衰變模式，對用于LHC/ATLAS前端量能器的單晶金剛石、碳化硅等新型半導(dǎo)體材料開展質(zhì)子輻照試驗，進行癌細胞生物學(xué)質(zhì)子輻照效應(yīng)實驗等基礎(chǔ)研究，帶動我國核天體物理、放射性核束物理等前沿科學(xué)研究的發(fā)展。

在回旋加速器研制過程中，CIAE形成自主的回旋加速器完整技術(shù)體系，近年獲得多束團強流束流動力學(xué)并行計算軟件等軟件著作權(quán)6項；國家級、省部級科技進步獎15項；在國內(nèi)外核心期刊和國際會議文集中發(fā)表科技論文約300篇(其中SCI收錄90余篇、EI收錄約80篇)；國際會議特邀報告10多次；出版專著1部、合著4部；編制國家標準2項并獲頒布執(zhí)行，1項國際標準經(jīng)各國投票獲得立項；申請國家專利180多項，是我國回旋加速器專利最多的單位，較全面地掌握了強流回旋加速器領(lǐng)域系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)，取得了重大創(chuàng)新成果并具備持續(xù)創(chuàng)新能力。

3 回旋加速器未來發(fā)展方向和高功率加速器技術(shù)預(yù)研進展

3.1 小型回旋加速器

能量100 MeV以下的回旋加速器，朝著單一性能、面向單一應(yīng)用的緊湊型、智能化方向發(fā)展。針對核醫(yī)學(xué)等重大應(yīng)用領(lǐng)域，開展成果轉(zhuǎn)化、推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展；針對科研、教育等要求獨特、難以確定型號的廣泛需求，開展菜單式零點服務(wù)。

在技術(shù)方面，著重做好工程化、標準化工作[14]。將離子源和注入線由安裝于加速器上方改為下方，并盡量縮短注入線，使得基于外源的強流回旋加速器也能實現(xiàn)自屏蔽，降低對安裝、使用環(huán)境的要求；主勵磁線圈由原來幾十路水電接頭改為兩路，提高可靠性；所有電源采用工程化集成設(shè)計。這些工程化、標準化工作使小型回旋加速器的設(shè)計與建造模式化、規(guī)格化，將為我國核醫(yī)學(xué)“一縣一科”的普及發(fā)展起助推作用，為科教領(lǐng)域的多樣式發(fā)展起到支撐作用。

3.2 超導(dǎo)回旋加速器

超導(dǎo)回旋加速器在重點推進CYCIAE-230/250兩臺樣機研制的同時，著力通過各類項目與國內(nèi)外醫(yī)學(xué)機構(gòu)合作，自主研發(fā)質(zhì)子治療加速器的后端設(shè)備。在等時性消色差束流線及其磁鐵、束測等設(shè)備研制中發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，在360°旋轉(zhuǎn)機架等先進工業(yè)制造與集成中展現(xiàn)大型工程實力，在能量選擇與劑量率快速調(diào)制設(shè)備研發(fā)中凸顯核心競爭力，在病人定位、圖像引導(dǎo)、軟件開發(fā)中主導(dǎo)國際合作，并開展測試認證和臨床試驗工作，逐步建成質(zhì)子治療成套大型醫(yī)療裝備，在健康中國的國家戰(zhàn)略中逐漸發(fā)揮作用。

3.3 高功率質(zhì)子加速器

圖5 800 MeV等時性回旋加速器 和2 GeV CW FFAG高功率加速器組合Fig.5 800 MeV isochronous cyclotron and 2 GeV CW FFAG high power accelerator complex

高功率質(zhì)子加速器研究是1個未來有望帶動多學(xué)科發(fā)展的重要方向，樊明武院士在我國“一堆一器”60周年慶祝大會上提出建設(shè)2 GeV強流質(zhì)子加速器的建議?；谝淹瓿傻?00 MeV回旋加速器CYCIAE-800[15]可行性研究和初步設(shè)計，CIAE提出2 GeV的CW FFAG(連續(xù)束、固定磁場交變梯度)加速器設(shè)計，該方案基于100 MeV強流質(zhì)子回旋加速器的大型磁鐵徑向變梯度工程實踐，充分吸收FFAG橫向強聚焦的技術(shù)優(yōu)勢，重點解決FFAG調(diào)頻與CW加速器等時性原理上的沖突，單粒子數(shù)值跟蹤結(jié)果顯示可實現(xiàn)等時性加速，能量高達2 GeV[16]，在國際上首次超越等時性加速器1 GeV的能量極限。該加速器組合如圖5所示。參照PSI 590 MeV分離扇回旋加速器的運行經(jīng)驗，設(shè)計CW運行的平均流強為3 mA，即束流功率為6 MW，高于目前在建世界平均束流功率最高的ESS設(shè)計指標5 MW。等時性加速器的能量效率高，建造費用和運行功耗低[17]，且等時性加速器結(jié)構(gòu)緊湊，比對幾百m的加速器設(shè)計方案，2 GeV CW FFAG的直徑僅為54 m，易于輻射防護與屏蔽，是高功率加速器研究領(lǐng)域有競爭力的解決方案。美國費米國家實驗室Yakovlev報告了國際上質(zhì)子束功率最高的3臺加速器總運行功耗、束流功率和能量效率，等時性加速器的能量效率約是其他類型加速器的3倍[18]。

高功率圓型加速器的主要技術(shù)難點為：回旋加速器能量低于1 GeV，同步加速器及FFAG重復(fù)頻率難以提高。2 GeV CW FFAG的高質(zhì)子束流功率加速器組合，實現(xiàn)能量達到2 GeV的等時性，使FFAG可固定高頻頻率，達到CW運行模式，不僅提高了束流平均功率，也提高了FFAG的穩(wěn)定性，回避了目前FFAG面臨的基于MA腔體重復(fù)頻率仍難穩(wěn)定提高的技術(shù)困難，2 GeV CW FFAG的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1) 高能等時性加速原理

等時性加速的基本條件包括：磁場滿足加速過程的等時性條件、穩(wěn)定區(qū)(接收度)滿足強流束加速的要求、工作點(共振穿越)路徑的規(guī)劃符合束流動力學(xué)要求。

(1) 加速器物理分析。在傳統(tǒng)等時性回旋加速器中，結(jié)合FFAG的反向磁鐵帶來的橫向強聚焦和大接收度，吸收100 MeV直邊扇回旋加速器變梯度提高軸向聚焦力的工程經(jīng)驗，引入大徑向范圍高階梯度調(diào)變和螺旋角邊緣聚焦非對稱調(diào)節(jié)，在實現(xiàn)更高能等時性的同時，擁有更多自由度調(diào)節(jié)工作點路徑，以有效應(yīng)對強流空間電荷效應(yīng)帶來的工作點漂移，避免低階共振穿越，實現(xiàn)束流穩(wěn)定加速。

(2) 智能化數(shù)值求解。相對于以往的各類圓型加速器，2 GeV CW FFAG中引入了更多的調(diào)節(jié)變量，各變量對設(shè)計目標的影響高度耦合，設(shè)計還必須考慮磁鐵、高頻等工程實施的可行性。因而開發(fā)了一套CW FFAG大型多目標磁聚焦結(jié)構(gòu)智能優(yōu)化設(shè)計軟件，以磁極結(jié)構(gòu)、空間布局參數(shù)和磁場分布為初始輸入變量，將磁場強度范圍、直線節(jié)長度等設(shè)計要求及各能量閉軌為約束條件，目標求解采用遺傳算法，程序采用并行化計算，尋求高能等時性的解決方案并精確預(yù)期能量、滑相、工作點等性能指標。

圖5給出的解決方案為：10周期結(jié)構(gòu)，每個直線節(jié)布置1個高頻腔，最大磁場約2.6 T，場梯度3階調(diào)變，實現(xiàn)了等時性加速，避免低階危險共振的穿越。2 GeV CW FFAG由于引入長直線節(jié)，在利于束流引出的同時，也可實現(xiàn)10個高頻腔體的總體布局，為流強達到3 mA提供基本保障。后續(xù)將進行包含空間電荷效應(yīng)的大規(guī)模多粒子束流動力學(xué)模擬，最終的預(yù)期為6 MW束流加速和引出的總體性能。

2) 大徑向范圍高階變梯度磁工藝技術(shù)

3) 高圈能量增益和高引出效率的長直線節(jié)布局

PSI的590 MeV等時性回旋加速器保持了約20多年的國際最高質(zhì)子束流功率的記錄，其高功率實踐總結(jié)了3次方比例規(guī)律，即空間電荷效應(yīng)制約流強與圈能量增益的3次方呈正比[20]，此外，該加速器在MW量級束流功率水平的引出效率好于99.98%，即束流損失控制在(1～2)×10-4之內(nèi)。提高圈能量增益對提高圓型加速器束流功率和引出效率的作用明顯。

2 GeV的CW FFAG設(shè)計引入9.4 m的長直線節(jié)，在10個周期的布局中，用10個直線節(jié)安排10個高頻腔體(單腔峰值加速電壓達到3 MV)，并提出可調(diào)耦合結(jié)構(gòu)及相關(guān)算法，解決了傳統(tǒng)高頻系統(tǒng)無法動態(tài)補償高達6 MW變化負載帶來的問題[21]。根據(jù)文獻[20]的比例規(guī)律推算，空間電荷效應(yīng)制約流強高于6 mA，本方案按3 mA保守設(shè)計。10個周期中的1個9.4 m直線節(jié)與PSI等時性回旋加速器相比，有充足的空間布置束流注入和引出系統(tǒng)，且由于直線節(jié)的軌道形態(tài)特征，更便于束流引出，可預(yù)期后續(xù)大規(guī)模并行計算的數(shù)值模擬將得到更優(yōu)的引出效率。

直線節(jié)過長帶來的負面影響是高能的等時性更加難以獲得， 過短則不利于束流引出和高頻腔安裝，目前在9.4 m直線節(jié)設(shè)計的基礎(chǔ)上，正進行優(yōu)化設(shè)計，以降低對徑向場梯度和等時性高要求的技術(shù)壓力。

4 結(jié)論

高能、強流的等時性圓型加速器，包括回旋加速器和固定磁場交變梯度加速器，在多個重要的核科技應(yīng)用領(lǐng)域，在乏燃料后處理、先進核能系統(tǒng)的材料輻射損傷、放射性同位素研發(fā)等國民經(jīng)濟領(lǐng)域，及在中子和介子科學(xué)、中微子和暗物質(zhì)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，均有望取得創(chuàng)新性的應(yīng)用成果。