国外强磁场、粒子研究等大型装置发展及相关科技攻关趋势研究

SDP项目战略情报研究报告国外强磁场、粒子研究等大型装置发展及相关科技攻关趋势研究冷伏海胡智慧林曦黄群刘栋安新颖王建芳冯璐中国科学院文献情报中心2005年5月10日1国外强磁场、粒子研究等大型装置发展及相关科技攻关趋势研究冷伏海胡智慧林曦黄群刘栋安新颖王建芳冯璐（中国科学院文献情报中心北京100080）摘要：本报告对世界上建设大科学装置的主要国家或组织进行了调查研究，各发达国家在制订国家科学技术发展长远规划和创新体系发展战略时，都把大科学装置的建设作为战略措施，放在极端重要的位置。针对世界各国和国际组织大科学装置建设发展规划和战略及其相关科技攻关内容进行调研分析，目的在于为我国今后15-20年大科学装置发展规划的制订、优先领域的确定提供决策依据。报告的整体思路是首先以这些国家战略规划中有关大科学装置为切入点，考察各个国家大科学装置的总体发展目标以及在大科学装置规划立项、管理等方面的处理方法。其次，结合我国已经建设的大科学装置，选取国外具有代表性的已经建设运行和计划建设的大科学装置，考察他们建设背景、设备技术路线、最新动态以及应用领域。再次，利用ISI的WebofScience（WOS）和Inspec数据库对国际主要大科学装置依托的研究机构的研究论文，从依托大装置所开展的研究领域和研究热点等方面采用文献计量学的方法进行了统计分析。最后，针对这些调查和分析的情况，结合我国大科学装置的发展情况，提出我国发展大科学装置的建议和对策，具体如下：战略规划大科学装置建设内容，增强国际科技竞争力。从世界范围来看，各个国家都把大科学装置发展放在了其长期规划和近期计划中极其重要的位置，将大科学装置作为科学创新和发展的重要依托工具，作为影响一个国家安全及其在世界范围内科学地位的关键影响因素。因此，我国必须加强大科学装置的战略措施的制定，从国家的宏观层面上规划大科学装置，这种规划既要符合国家的使命，也要结合国家科学的发展的需要。积极参与国际合作，分担投资共享大科学装置资源。在大科学装置的建设模式上，几个国家都强调国际合作共建共享的模式。在现有的一些国际大的研发项目中，中国应该主动地参与到这些计划中去。另外，在大装置的建设过程中，不仅仅要依靠政府的资助，产业的资金投入也是非常重要的一个方面。在很多国际重要的实验室都采取产业合作的方式吸纳资金，加强技术成果转移，并服务于社会经济发展。前瞻科技发展前沿，奠基自主创新基地。国际上主要的实验室中有一些是依托某一个大装置所设立的实验室，而一些却是拥有多种大科学装置的综合性实验室，比如美国的布鲁克海文实验室分为生物学部、功能纳米材料学部、化学部、对撞机－加速器部、能源科学技术部等。很多领域的科技攻关都不是一个大装置所能够解决的，所以国外的综合实验2室能够充分的将自身拥有的多个大科学装置整合起来，分学科、分领域开展系统的研究，充分发挥大装置的作用。我国目前在发展大装置的战略上应该走大装置及其研究基地的综合化与相关领域的专深化的道路。整合现有独立的大装置，拓展研究领域，开展各个领域的科技攻关是我们目前亟待解决的问题。配合中长期科技规划，部署大装置发展内容。从国外主要的实验室对大装置的规划来看，大装置的规划主要包括自由电子激光器、中子源、加速器和对撞机、强磁场方面的建设和改进。我国应积极将上海光源的主要技术参数指标，如亮度、稳定性、亮度峰值等改进到国际先进水平；建设X射线自由电子激光器，通过加速器来提高软硬X射线的强度，并控制脉冲持续时间和发光强度；在中子源相关装置的预研工作上，积极邀请世界著名学者和专家投入到我国中子源装置的建设中，参照国外的中子源装置规划的功率，尽早达到国际前沿水平。从目前这些国家规划的加速器和对撞机来看，我国应积极发展超导直线加速器、稀有同位素加速器和大型强子对撞机这样类型的装置，并逐渐达到国际领先水平。另外，我国的强磁场虽有一些6T-12T的超导磁体分散在各地，但尚未形成一个全国性的强磁场实验中心，我国在10T以上稳态强磁场下的系统的科学研究工作尚属空白。因此，为了给相关领域的科学研究提供极端的科研环境，要加强稳态磁场、脉冲磁场等不同类型的建设，并提高他们的磁场极强。关键词：大科学装置强磁场光子中子质子离子1目录前言........................................................................11世界主要国家有关大科学装置发展的战略规划及其分析..........................21.1美国...................................................................21.1.1美国能源部.........................................................21.1.2美国国家科学委员会（NSB）..........................................51.2日本...................................................................61.2.1国家政策...........................................................61.2.2具体措施...........................................................61.2.3推进的大装置.......................................................71.3德国...................................................................71.4英国..................................................................101.5法国..................................................................101.6欧盟..................................................................111.6.1FP6中条款........................................................111.6.2欧盟倡导的合作项目................................................111.7分析..................................................................121.7.1共性..............................................................131.7.2个性..............................................................1421995年以后建设的国外大科学装置情况及其分析...............................192.1公共实验平台..........................................................192.1.1同步辐射装置......................................................192.1.2自由电子激光装置..................................................342.1.3中子源装置........................................................402.2专用研究装置..........................................................472.2.1受控热核聚变实验装置..............................................472.2.2高能物理装置......................................................502.2.3重离子实验装置....................................................642.2.4强磁场............................................................683大科学装置相关科技攻关成果文献计量分析...................................753.1国际上主要大科学装置实验室研究领域分析................................753.1.1布鲁克海文实验室..................................................753.1.2美国阿贡实验室....................................................773.1.3卢瑟福实验室......................................................783.1.4欧洲核子中心CERN..................................................793.1.5日本KEK实验室.....................................................803.1.6中国科学院高能物理研究所..........................................803.1.7中国科学院等离子体研究所..........................................813.1.8合肥同步辐射实验室................................................823.1.9中国科学院近代物理研究所..........................................833.2依托粒子相关大科学装置的研究领域趋势及实验室比较分析..................8323.2.1物理..............................................................833.2.2工程技术..........................................................853.2.3生物科学..........................................................873.2.4环境科学..........................................................903.2.5医药卫生..........................................................903.2.6化学..............................................................913.2.7天文学、地球科学..................................................913.2.8材料科学..........................................................933.3从依托大科学装置的研究成果的关键词分析.....................