探秘大科学 湾区有“明珠”

2019-09-11 08:26:24|来源:大洋网-广州日报|作者:龙锟、马骏、李直建、严建广
摘要| 广州正在积极参与设立广东省基础与应用基础研究基金,与省科技厅共同设立粤港澳大湾区(粤穗)开放基金,每年投入8000万元,吸引和凝聚粤港澳地区乃至全国优势研究力量。

  创新,是各种资源要素的重新组合,从而实现跨越式发展。这不仅是个人、企业,更是城市、国家得以前进的思考方向。

  目前国家正努力在“一国两制”的基础上,深化粤港澳三地合作,打造世界一流的创新经济湾区。其实粤港澳大湾区发展战略的提出,本身就是创新,而大湾区建设的路径,则亟须构建充满活力的创新生态系统。

  《粤港澳大湾区发展规划纲要》将广州定位为粤港澳大湾区区域发展的核心引擎之一。广州作为国家中心城市,具有科技创新资源丰富、产业体系健全等多方面优势,需要承担起支撑国家或区域创新发展的重任。广州也正把创新研发放在更重要的位置,努力实现知识发现驱动技术创新、技术创新促进产业发展、产业发展反哺科学发现的良性循环。

  为展现广州在建设粤港澳大湾区国际科技创新中心的担当和作为,本报推出“智汇湾区、科创羊城”系列报道。

  文、图/广州日报全媒体记者龙锟、马骏、李直建、严建广 通讯员张玮

  9月4日,中科院广州明珠科学园规划正式“揭开面纱”,第一批项目力争9月底开工,中科院在穗研究机构和创新资源将在此集聚发展,这里也将成为世界级原始创新和战略产业策源地。

  广州正谋划和推动一批重大科技基础设施和创新平台建设,推进高端科研资源集聚发展,明珠科学园是酝酿已久的大招之一。作为我国的中心城市,广州需承担更重要的国家使命,需要在中国产业迈向全球价值链中高端的过程中发挥重要作用。但“引进来、消化吸收”的老路已经行不通,提升原创能力和科研能力迫在眉睫。科技创新资源丰富、产业体系健全的广州,正在以行动回应国家对加强基础研究和应用基础研究的战略需求。

  新目标

  全球有重要影响力的原始创新高地

  基础研究是创新链条的起点,是技术创新的源头支撑。2019年3月14日,广州市政府印发了《广州市加强基础与应用基础研究实施方案》(简称:实施方案),提出要将广州市建设成为居全国前列的基础科学研究中心和全球有重要影响力的原始创新高地,全面支撑粤港澳大湾区国际科技创新中心和综合性国家科学中心建设。

  实施方案提出到2022年力争筹建国家实验室1家、组建广东省实验室3家、建成国家重点实验室(国家临床医学研究中心)25家以上。积极争取国家、省在广州市布局更多国家、省级重大科技基础设施、重大科学装置、高水平研究平台,并且推进一批国家重大科技基础设施落户。

  同时,广州也提出采取长周期持续稳定滚动支持方式,培养一批在国际科学前沿和重大应用基础研究领域占有一席之地的高精尖科学家和创新团队。

  要实现这些既定目标,则需要一系列的政策保障。广州将制定出台省实验室创新发展政策,充分授予省实验室在研究方向选择、经费使用、人才引进培养、职称评定聘用、科研成果处置等方面的自主权。

  同时广州也将建立健全基础科学研究经费资助体系,深化与国家自然科学基金委员会、省科技厅合作,拓宽联合资助领域,争取国家自然科学基金委员会——广东省人民政府联合基金更多地支持广州市关键领域重大基础研究。

  广州正在积极参与设立广东省基础与应用基础研究基金,与省科技厅共同设立粤港澳大湾区(粤穗)开放基金,每年投入8000万元,吸引和凝聚粤港澳地区乃至全国优势研究力量。

  新使命

  聚合高科研资源 攻克共性技术难题

  广州国家级大院大所、高水平院校众多,其中六成以上是规模较大的中央和省属机构,他们在基础研究领域一直发挥着重要作用。

  可燃冰,因其潜在资源量最乐观的估计是目前石油、煤等化石资源量的两倍,引起了世界各国高度重视。广州海洋地质调查局是属自然资源部的多学科、多功能海洋地质调查研究机构。1999年,该局率先在南海北部开展中国海域可燃冰调查工作,并先后在中国南海北部发现两个超千亿方(立方米)级可燃冰大型矿藏。此后中国地质调查局明确由广州海洋地质调查局作为可燃冰试采工程项目承担单位,并在该局成立试开采现场指挥部和可燃冰工程技术中心,创新研发了试采关键技术和装备体系,完成了试采工程实施方案和长线物质相关服务准备。

  中科院广州能源所从上世纪90年代初即开始可燃冰的基础研究,并于2003年组建中科院广州天然气水合物研究中心,联合中科院南海海洋所、广州地化所等单位,主要开展可燃冰的勘探、开采基础理论和关键技术研究,他们通过开展南海神狐海域可燃冰的富集规律和成藏机制的研究,指出了开采的有利靶区,并建立了国际领先的中试规模的可燃冰开采综合模拟技术系统,确立了基于模拟的水合物开采和安全控制方案。

  “可燃冰和广州有关系,这点并不是所有人都知道。”广州市科学技术局局长王桂林做客羊城学堂时表示,“基础研究”和“原始创新”是广州在粤港澳大湾区内的优势,实现“科学发现”,非常有赖于大学大院大所的力量。

  广州是华南地区科研教育资源最集中的城市,这里聚集了全省80%的高校、97%的国家级重点学科、69%的国家重点实验室以及58%的独立研究机构。

  新作为

  推动世界一流

  顶尖研究机构与平台建设

  广州整合高端科研资源的具体成果之一就是南沙科学城,这里将聚焦海洋、空天、能源、环境、信息等科学领域,打造成为粤港澳大湾区科学中心主要承载区。

  在定位为南沙科学城核心区的明珠科学园,首批5个中科院项目力争9月底正式动工,这里将聚合、提升中科院在穗研究力量,推动中科院各类创新机构、高端创新平台集聚。中科院力学所空天科研中心南方中心便是首批5个项目之一,中国科学院力学研究所所长秦伟说:“很多餐馆聚集在一起,虽然有竞争但往往都活得很好。科创也是一样,要形成聚集效应,这是非常必要的。”

  8月29日上午,广东省实验室(第三批)建设启动。以培育创建国家实验室、打造国家实验室“预备队”为目标的省实验室目前已达到10家。其中,广州牵头或参与建设的有再生医学与健康、南方海洋科学与工程、岭南现代农业科学与技术、人工智能与数字经济共4家省实验室。同时广州市还在积极推动“双一流”大学、香港科技大学(广州)、华南理工大学国际校区、中科院大学广州学院的建设。这些创新型大学、顶尖研究机构与平台,都将成为人才和科研资源的集聚地和原始创新重要的策源地。

  新布局

  打造大科学装置“指挥中心”

  实现科研成果的产出、人才资源的汇聚,功能强大的科研仪器也同样重要。广州目前也在加速布局建设大科学装置。

  2018年11月,中国科学院及其下属院所与广州市签订了《冷泉生态系统观测与模拟重大科技基础设施建设预研合作协议》《人类细胞谱系大科学研究设施建设预研合作协议》等10个院地合作协议,其中涉及多个重大科技基础设施的建设。

  如今可燃冰的开采仍存可能导致海底地质灾害、海底大量温室气体涌入大气等风险。而冷泉生态系统大科学装置将在南沙区建设,将有效解决我国天然气水合物商业开采中生态环境保护的“卡脖子”难题,可实现全球范围内首次对可燃冰成藏、发育、开采、气体采收和输运的全过程进行长周期、原位、实时观测、实验与模拟仿真,并且探索极端环境生命过程,为安全、绿色开发可燃冰资源提供科技支撑。目前该装置申报国家重大科技基础设施,通过多轮遴选,已经被中科院列入“十四五”计划。在广州市的支持下,2019年将启动预研项目。

  同时广州海洋地质调查局的天然气水合物钻采船(大洋钻探船)已获得国家发改委正式批复。以中国科学院南海海洋研究所为法人单位的“实验6”新型地球物理综合科学考察船也已经正式开工,该科考船既能开展近海浅水区、南海岛礁区的科学考察,又具有在大洋中脊、深海沟和深海海底热液口等极端环境下探测和取样能力。

  而人类细胞谱系大科学研究设施则将用于开展多层次、多维度的人类细胞谱系的研究,并在此基础上,探索体外功能细胞,组织及类器官再造的技术体系,推动移植及再生医学的发展,使我国的人类细胞谱系研究整体达到世界先进水平。目前该项目已纳入广东省推进粤港澳大湾区建设重点项目库、广州市推进粤港澳大湾区建设2019年重点项目。

  此外,广州也在积极争取水下智能无人系统、动态宽域飞行器实验装置落地建设。“大院大所大装置大平台是基础研究取得突破的保证。”广州市科技局局长王桂林表示,广州还正在谋划中科院珠三角大科学研究中心建设,打造珠三角大科学装置指挥中心。

  可以预见的是,这些大院大所大装置主导的科学力量,将让广州未来在引领科技创新中大有可为。

  大科学装置

  正加速集聚湾区

  今年初,中科院、广东省宣布将共同争取建设珠三角综合性国家科学中心。科学中心无疑是重基础、重研究的。因此不仅是广州,从东莞到江门、惠州,大湾区内众多大科学装置相继落子,有的已经建成投入使用,大科学装置正加速集群,成为大湾区发展的发动机,提供着源源不断的澎湃动力。

  江门——中微子实验站

  可测定中微子质量顺序

  粒子物理是最重要的科学前沿,也是各学科研究的重要基础并为其他研究提供手段,是基础中的基础。中微子研究是国际粒子物理研究的热点,而中微子质量顺序是国际中微子研究中热点和重大问题,质量顺序是测量CP相位角的必要条件,也是中微子的内禀属性之一,决定了中微子的味结构,是所有粒子物理模型都必须面对的问题。

  中科院高能所目前正开展江门中微子实验站的建设,可以用来测定中微子质量顺序、精确测量中微子振荡,同时开展对超新星中微子、大气中微子、太阳中微子、地球中微子、惰性中微子、核子衰变、暗物质间接探测等前沿方向的研究。

  据了解,江门中微子实验站地面配套安装大厅等建筑已完成,目前进入地下实验大厅施工的关键阶段,明年年中完成基建配套工程。探测器的研发进展顺利,各部件已进入生产或准备生产阶段,计划2020年5月开始安装,2021年11月开始试运行取数。

  东莞——散裂中子源 洞悉微观世界的利器

  东莞大朗象山坐落着我国迄今为止单项投资规模最大的已建成大科学装置——中国散裂中子源。散裂中子源装置不仅造价高,而且技术复杂,是各种高精尖设备组成的浑然整体。历经10余年的筹备和6年半的建设,中国散裂中子源成功在东莞揭开神秘面纱并投入运营,首期建成1台8千万电子伏特的直线加速器、1台16亿电子伏特快循环同步加速器、1个靶站,以及3台供科学实验用的中子散射谱仪。

  在科学界,中子散射是探索物质微观结构的理想“探针”和重要“利器”,但科学家们如何获得实验用的中子?实际上中子在正常状态下,被原子核紧紧束缚着,并不能轻易地离开原子核;尽管自然界中存在自由中子,但这些中子的寿命很短,最多只能存在15分钟,且不易收集。于是科学家们需要建设一个类似于“中子工厂”的大科学装置——散裂中子源,从而源源不断地产生中子。

  中国散裂中子源整体瞄准基础研究和国际科技的前沿领域,如今通过中国散裂中子源已取得多项成果,包括新型锂离子电池材料结构、斯格明子的拓扑磁性、自旋霍尔磁性薄膜以及太阳能电池结构、芯片中子单粒子效应等,同时也开展了航空材料、可燃冰、页岩气和催化剂等初步研究,目前已有9篇用户实验成果论文发表,当中三四篇刊发于该领域国际顶尖期刊。

  惠州——两大科学装置土石方工程已完成54%

  2014年6月,中国科学院与广东省政府成立共建国家重大科技基础设施领导小组并签署院省共建两装置合作协议,明确“加速器驱动嬗变研究装置”(简称CiADS)和“强流重离子加速器装置”(简称HIAF)两装置落户惠州。

  据悉,建设加速器驱动嬗变研究装置,旨在建成全球首个兆瓦级加速器驱动次临界系统研究装置,通过关键技术实验验证与性能评估,探索安全妥善处理、处置核废料的技术路线和工艺,建成后将使我国长寿命高放核反应堆废料安全妥善处理处置的研究引领国际发展,为核能可持续发展提供重大技术支撑。

  强流重离子加速器装置是一台多学科用途的重离子科学研究装置。建成后,能够提供国际上最强的低能重离子束流,将是合成新元素、探索“超重核稳定岛”最理想的实验场所,代表着国际上利用储存环精确测量短寿命原子核质量的最高水平。

  截至2019年8月底,两大科学装置项目的土石方工程已完成54%共计约430万方;配套工程中装置区配套建筑和园区建设进展到方案设计阶段;配套工程中总部区的建设已经获得初步设计批复,正在进行概算审查;其余配套水电路等工程正按照计划有序推进中。其中,HIAF工程概算于2018年12月获国家发改委批复,国家投资(含中科院投入)为16.7亿元,当月项目正式动工建设;CiADS工程预计投资为28亿元,预计2019年10月开工建设。

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