北京大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)研究院


北京大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)研究院簡介：
北京大學(xué)核學(xué)科（原為北大物理研究室，后更名為北京大學(xué)技術(shù)物理系）是1955年由周恩來總理批示建立的我國高校中第一個(gè)核科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)基地，幾十年來為國家培養(yǎng)了五千多名高級(jí)人才，在歷屆畢業(yè)生中已產(chǎn)生了11位兩院院士。眾多北大核學(xué)科的優(yōu)秀畢業(yè)生進(jìn)入國家核口的關(guān)鍵崗位，為中國軍用和民用核事業(yè)的輝煌發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。 改革開放以來，北大核學(xué)科持續(xù)發(fā)展。1990年建立了“重離子物理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，2001年建立了"醫(yī)學(xué)物理和工程北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。2001年北京大學(xué)實(shí)行院系調(diào)整，原技術(shù)物理系的物理及化學(xué)部分分別進(jìn)到了新成立的物理學(xué)院、化學(xué)學(xué)院及環(huán)境學(xué)院。近年來，在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)及所屬各學(xué)院的大力支持下，北京大學(xué)核學(xué)科的整體力量得到增強(qiáng)。2005年恢復(fù)了等離子體物理專業(yè)，成立了“等離子體物理與聚變研究所”；2007年經(jīng)過嚴(yán)格評(píng)審獲準(zhǔn)建設(shè)“核物理與核技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京大學(xué)）”，并于2009年底通過國家驗(yàn)收，成為我國核領(lǐng)域第一個(gè)科技部序列的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2007年獲準(zhǔn)成立了“放射化學(xué)與輻射化學(xué)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室”。 近十年來，北大核學(xué)科在粒子物理與核物理、核技術(shù)及應(yīng)用、放射化學(xué)與輻射化學(xué)、等離子體物理等學(xué)科領(lǐng)域取得了一批高水平的研究成果，獲二十余項(xiàng)國家級(jí)和省部級(jí)的科技獎(jiǎng)勵(lì)。與此同時(shí)，北大核學(xué)科人才培養(yǎng)模式在改革中發(fā)展， 2007年獲準(zhǔn)建立的“核物理國家理科基礎(chǔ)科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)基地”是全國唯一的核類學(xué)科理科基地并得到全額資助；經(jīng)國防科工局的批準(zhǔn)，北京大學(xué)獲準(zhǔn)建設(shè)“核物理”、“核技術(shù)”、“核化工與核燃料工程”三個(gè)國防緊缺專業(yè)。 近百年來，核科學(xué)對(duì)人類的生存發(fā)展產(chǎn)生了重大影響，造就了三分之一以上的物理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)，在自身發(fā)展的同時(shí)，還為其它許多學(xué)科提供了重要的理論基礎(chǔ)、研究方法和技術(shù)手段。進(jìn)入21世紀(jì)，核科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展方興未艾，核能和核安全在國家重大需求中的地位愈加顯著，加快發(fā)展核能成為我國能源發(fā)展和實(shí)現(xiàn)“綠色、低碳經(jīng)濟(jì)”的重大戰(zhàn)略部署。 在我國核能與核科技事業(yè)大發(fā)展的形勢(shì)下，北京大學(xué)決定在現(xiàn)有的幾個(gè)相關(guān)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和重點(diǎn)學(xué)科的基礎(chǔ)上，成立“北京大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)研究院”，以加強(qiáng)北京大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)研究和人才培養(yǎng)工作。核研院將協(xié)調(diào)校內(nèi)各院系與核能和核科技相關(guān)的研究力量，并大力引進(jìn)人才，擴(kuò)大對(duì)外交流，努力承擔(dān)國家重大任務(wù)，為國家在核能與核安全等方面的重大需求和核科技前沿研究做出新的貢獻(xiàn)。 核研院設(shè)立學(xué)術(shù)委員會(huì)和國際顧問委員會(huì)，負(fù)責(zé)把握學(xué)術(shù)方向以及制定中長期研究規(guī)劃等。根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)與現(xiàn)有基礎(chǔ)，核研院下設(shè)若干研究中心，首批設(shè)立的六個(gè)研究中心分別為：核科學(xué)基礎(chǔ)研究中心、核能研究中心、核技術(shù)研究中心、核化學(xué)研究中心、核醫(yī)學(xué)與工程研究中心、核政策與法律研究中心。

北京大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)研究院研究方向和內(nèi)容：
1. 放射性核束物理 未來主要圍繞973項(xiàng)目，以理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，在遠(yuǎn)離穩(wěn)定線核的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)方面開展高水平的理論和實(shí)驗(yàn)研究，主要內(nèi)容包括： （1）非穩(wěn)定核的反應(yīng)機(jī)制和衰變實(shí)驗(yàn)研究：非穩(wěn)定核結(jié)合能比較小，表面價(jià)核子特別活躍，少數(shù)幾個(gè)價(jià)核子的性質(zhì)往往決定了整個(gè)原子核的性質(zhì)。因此非穩(wěn)定核的反應(yīng)、特別是對(duì)價(jià)核子敏感的直接核反應(yīng)可以作為操作非穩(wěn)定核奇特量子態(tài)的手段。為此，特別需要發(fā)展獨(dú)特的前向多中子關(guān)聯(lián)測(cè)量系統(tǒng)和包含多步多道偶合的核反應(yīng)理論。不穩(wěn)定核的壽命一般都非常短，測(cè)量它們的衰變性質(zhì)是研究它們結(jié)構(gòu)的有效手段之一。我們已經(jīng)成功地研制了用于探測(cè)豐中子核衰變的中子球探測(cè)系統(tǒng)并已經(jīng)取得了一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過設(shè)備升級(jí)，將對(duì)豐中子核激發(fā)態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。 （2）理論研究主要是發(fā)展新的理論模型和預(yù)言非穩(wěn)定核的性質(zhì)。暈核結(jié)構(gòu)性質(zhì)的理論研究是我們今后的一個(gè)重點(diǎn)，已經(jīng)有很好的理論基礎(chǔ)，將通過理論發(fā)展并結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步深入研究暈結(jié)構(gòu)的物理本質(zhì)。在高K態(tài)結(jié)構(gòu)與衰變性質(zhì)方面，我們已經(jīng)進(jìn)行了多年的開創(chuàng)性理論研究，今后的主要目標(biāo)是研究高K態(tài)的衰變，并為可能的應(yīng)用提供可靠的理論預(yù)言。超重核是當(dāng)前核物理的研究熱點(diǎn)，我們?cè)谶@方面已經(jīng)取得了有國際影響的理論成果，將繼續(xù)結(jié)合實(shí)驗(yàn)開展超重核合成與衰變性質(zhì)的研究。開展同位旋相關(guān)的核天體物理和原子核相變問題研究，進(jìn)一步揭示與遠(yuǎn)離穩(wěn)定線核結(jié)構(gòu)和相互作用相關(guān)的物理機(jī)制。 （3）大力發(fā)展先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)。放射性核束的束流強(qiáng)度弱，弱束縛核容易破碎，這些特點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)探測(cè)技術(shù)提出了許多新要求。將大力發(fā)展以硅微條為特征的帶電粒子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)；前角區(qū)多中子關(guān)聯(lián)測(cè)量系統(tǒng)；高精度高計(jì)數(shù)率束流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；高探測(cè)效率衰變粒子探測(cè)系統(tǒng)等。 2. 強(qiáng)子物理 近年來，在國家及學(xué)校的部署和大力支持下，我們快速起步發(fā)展了實(shí)驗(yàn)部分，新建了較大規(guī)模的亞原子粒子探測(cè)實(shí)驗(yàn)室，通過人才引進(jìn)和重組建立了一支比較強(qiáng)的強(qiáng)子物理實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍，并積極參與國際國內(nèi)多項(xiàng)強(qiáng)子物理的大科學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。目前和今后將圍繞基金委創(chuàng)新群體的目標(biāo)和重大國際合作項(xiàng)目持續(xù)開展以下研究： （1）重味強(qiáng)子物理研究。粲夸克和底異夸克組成的重味強(qiáng)子和重夸克偶素物理不僅與微擾QCD和非微擾QCD有密切關(guān)系，而且與超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理的探討相關(guān)。我們將在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入開展重味強(qiáng)子系統(tǒng)中QCD問題的研究,如：b強(qiáng)子（重子和介子）衰變的微擾QCD因子化計(jì)算問題及所涉及的紅外發(fā)散問題；各種與b物理相關(guān)粒子的光錐波函數(shù)；用格點(diǎn)規(guī)范、有效理論和對(duì)稱性原理限制和決定強(qiáng)子矩陣元；NRQCD和重夸克偶素的產(chǎn)生和衰變機(jī)制的探討；重味強(qiáng)子譜和重味新強(qiáng)子態(tài)的性質(zhì)等。 （2）強(qiáng)子結(jié)構(gòu)與新強(qiáng)子態(tài)。2003年以來有關(guān)新強(qiáng)子態(tài)存在的互相矛盾的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，使得人們對(duì)這包括多夸克態(tài)、膠子球和混雜態(tài)在內(nèi)的新強(qiáng)子態(tài)的探索更加充滿了興趣。研究這些新的強(qiáng)子態(tài)，可以導(dǎo)致對(duì)強(qiáng)相互作用的新的理解，比如禁閉機(jī)制和強(qiáng)作用的非微擾動(dòng)力學(xué)。 （3）實(shí)驗(yàn)方面隨著國內(nèi)外新的實(shí)驗(yàn)裝置投入使用，基于多年來工作的積累，我們將逐步凝聚方向，形成國內(nèi)以北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上的BESIII實(shí)驗(yàn)為主、國外以LHC-CMS實(shí)驗(yàn)為主，兼顧其他小型合作的格局，在大型實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析軟件建設(shè)中做出獨(dú)特貢獻(xiàn)，并持續(xù)做出自主的物理成果。同時(shí)利用過去幾年建成的較大規(guī)模的粒子探測(cè)器實(shí)驗(yàn)室，以及在完成LHC-CMS部分探測(cè)器研制和大批量組裝測(cè)試的重大國際合作項(xiàng)目中積累起來的經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)承擔(dān)大科學(xué)合作中的探測(cè)器硬件研制任務(wù)，做出國際高水平的貢獻(xiàn)。 3. 先進(jìn)粒子加速器技術(shù) 經(jīng)過近20年的研究和發(fā)展，我們?cè)谶@一方向上業(yè)已取得了具有自主創(chuàng)新特色的成果，在此基礎(chǔ)上今后將重點(diǎn)開展兩個(gè)方面的研究工作： （1）射頻超導(dǎo)加速器及自由電子激光技術(shù)。射頻超導(dǎo)加速器具有射頻損耗低、加速梯度高和束流品質(zhì)和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是國際上未來加速器的主要發(fā)展方向。2004年，國際未來加速器委員會(huì)（ICFA）建議未來國際直線對(duì)撞機(jī)采用超導(dǎo)加速器技術(shù)。北京大學(xué)是國內(nèi)率先發(fā)展射頻超導(dǎo)加速器技術(shù)的單位，近20年來先后開展了純鈮超導(dǎo)腔研制、銅鈮濺射型QWR超導(dǎo)腔研制、直流-超導(dǎo)（DC-SC）型注入器研制等工作，并發(fā)展了激光驅(qū)動(dòng)光陰極電子槍、超導(dǎo)腔表面處理、微波測(cè)量以及低溫等相關(guān)技術(shù)。今后將在已有基礎(chǔ)上繼續(xù)深入開展射頻超導(dǎo)加速技術(shù)研究，重點(diǎn)開展多cell超導(dǎo)腔、實(shí)用型DC-SC光陰極注入器和新材料超導(dǎo)腔三個(gè)方面的研究。研究重點(diǎn)集中在提高超導(dǎo)腔的加速梯度上，內(nèi)容主要包括超導(dǎo)材料性能研究，超導(dǎo)腔物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化，超導(dǎo)腔高精度加工、高性能焊接和后處理工藝，超導(dǎo)加速腔性能測(cè)試、低溫恒溫系統(tǒng)、頻率調(diào)諧器、射頻功率耦合器和高階模耦合器研制以及相關(guān)束流實(shí)驗(yàn)等。在此基礎(chǔ)上我們將開展基于射頻超導(dǎo)加速器的自由電子激光新技術(shù)及應(yīng)用研究。 （2）RFQ加速器技術(shù)。北京大學(xué)是國內(nèi)首先發(fā)展RFQ加速器技術(shù)的單位，我們提出并發(fā)展了射頻性能穩(wěn)定的四桿微翼型整體分離環(huán)RFQ加速器技術(shù)、正負(fù)離子同時(shí)加速技術(shù)等，并制成了性能穩(wěn)定、射頻效率國際領(lǐng)先的1MeV重離子RFQ加速器。近年來我們又提出了分離作用RFQ的新型加速結(jié)構(gòu)，它對(duì)提高RFQ的加速效率，拓展RFQ加速器的能量適用范圍有重要意義。我們將繼續(xù)圍繞核物理與核技術(shù)應(yīng)用的需要，進(jìn)一步開展相關(guān)的束流動(dòng)力學(xué)、新型射頻加速結(jié)構(gòu)、強(qiáng)流離子源與強(qiáng)流RFQ技術(shù)、束流輸運(yùn)與診斷技術(shù)等方面的研究，并研制技術(shù)先進(jìn)的面向用戶的若干RFQ加速器裝置。 4. 核技術(shù)應(yīng)用 我們將從完善測(cè)量設(shè)備、交叉合作研究、自主創(chuàng)新突破及國防建設(shè)配套等幾個(gè)方面開展以下幾個(gè)有特色的方向的研究： （1）加速器質(zhì)譜技術(shù)與應(yīng)用。加速器質(zhì)譜（AMS）是考古與古人類學(xué)、地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域中不可替代的重要研究手段。將在已有基礎(chǔ)上繼續(xù)系統(tǒng)開展AMS技術(shù)和應(yīng)用研究，在技術(shù)方面不斷提高AMS測(cè)量精度和靈敏度并完善測(cè)量方法，在應(yīng)用方面通過與相關(guān)學(xué)科的合作，重點(diǎn)開展基于AMS 14C和10Be 測(cè)量的地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、考古學(xué)和生命科學(xué)中的相關(guān)研究，促進(jìn)交叉學(xué)科的發(fā)展。 （2）核技術(shù)在核材料、生物醫(yī)學(xué)及納米科學(xué)中的應(yīng)用。通過承擔(dān)973課題及ITER973課題，瞄準(zhǔn)國家重大需求，積極參與國內(nèi)外聚變堆、裂變堆及核廢料儲(chǔ)藏相關(guān)的材料抗輻照性能研究，側(cè)重開展自修復(fù)材料、納米顆粒嵌埋材料等抗輻照性能的研究，特別是納米顆粒晶界在缺陷吸收及自修復(fù)功能方面的作用等。通過承擔(dān)基金重點(diǎn)項(xiàng)目正在進(jìn)一步探究更深層次的低能離子輻射生物物理的基礎(chǔ)問題，特別是輻射生物靶及輻射損傷信號(hào)在植物系統(tǒng)中的傳導(dǎo)過程等國際前沿問題；研究電離輻射對(duì)環(huán)境、健康的影響及保護(hù)或防護(hù)方案。此外，通過承擔(dān)基金重大研究計(jì)劃和面上項(xiàng)目，開展荷能離子輔助制備納米核孔等納米結(jié)構(gòu)及其在生命科學(xué)中的應(yīng)用；通過承擔(dān)973項(xiàng)目的子課題，采用靈敏的AMS技術(shù)開展納米顆粒的靶分子選擇性及其分子毒理學(xué)效應(yīng)研究。 （3）中子核數(shù)據(jù)測(cè)量與中子照相技術(shù)。將重點(diǎn)開展與聚變能相關(guān)的輕核及與堆結(jié)構(gòu)材料抗輻射損傷有關(guān)核(n, x)反應(yīng)出射帶電粒子的能量分布及微分截面和出射次級(jí)中子雙微分截面的實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)開展軍用急需的中子裂變產(chǎn)額隨能量變化理論研究與評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的研究。中子照相在國防、工業(yè)、生命科學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用，將分階段建設(shè)基于RFQ加速器的中子照相系統(tǒng)，并通過強(qiáng)強(qiáng)合作，重點(diǎn)研究基于加速器的中子照相技術(shù)及其在航天、航空、工業(yè)與生命科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。 （4）聚變與核能。通過承擔(dān)ITER973課題，重點(diǎn)開展與聚變能相關(guān)的等離子體物理問題，特別是聚變等離子體中以高自由度和多時(shí)空尺度為特征的動(dòng)力學(xué)過程。以國內(nèi)大型聚變實(shí)驗(yàn)研究裝置（中科院等離子體物理研究所EAST、核工業(yè)西南物理研究院HL-2A）及ITER的物理實(shí)驗(yàn)、工程控制為目標(biāo)，有系統(tǒng)有計(jì)劃地引進(jìn)、開發(fā)、集成聚變模擬軟件。建立模擬軟件及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫、并與全國共享。

北京大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)研究院實(shí)驗(yàn)室近年來重要獲獎(jiǎng)情況：

成果名稱 獎(jiǎng)勵(lì)類別與等級(jí) 獲獎(jiǎng)人 獲獎(jiǎng)時(shí)間 1.5GHZ鈮腔射頻超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究 國家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng) 陳佳洱等 1992 2×6MV串列靜電加速器的改造和運(yùn)行 國家教委科技進(jìn)步三等獎(jiǎng) 于金祥等 1992 多電子束契侖柯夫自由電子激光振蕩器實(shí)驗(yàn)研究 國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 王清源等 1994 北京大學(xué)加速器質(zhì)譜計(jì)的建立及14C測(cè)年與示蹤研究 國家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng) 陳佳洱、李坤、郭之虞、劉克新、魯向陽等 1995 國產(chǎn)射頻超導(dǎo)加速強(qiáng)的研制 國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 趙夔、陳佳洱、張保澄等 1996 238U中子數(shù)據(jù)評(píng)價(jià) 國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 唐國有、陳金象等 1996 4.5MV單級(jí)靜電加速器 國家教委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 陳佳洱等 1997 奇特原子核及新集體轉(zhuǎn)動(dòng) 模式研究 中國高校 科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng) 孟杰、曾謹(jǐn)言、趙恩廣、許甫榮、周善貴 2000 中國軍用測(cè)試核數(shù)據(jù)庫 （第一版） 國家科學(xué)技術(shù) 進(jìn)步二等獎(jiǎng) 唐國有、陳金象、 施兆民、張國輝 2001   九五國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng) 劉克新 2001   何梁何利科學(xué)與技術(shù) 進(jìn)步獎(jiǎng) 陳佳洱 2001   國家863計(jì)劃中作出貢獻(xiàn)的先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng) 趙夔 2001 核科學(xué)數(shù)據(jù) 信息化管理 與網(wǎng)上共享系統(tǒng)的研究 北京市科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng) 郭之虞、陳佳洱、樊鐵栓、劉文龍、葉衛(wèi)國、劉廷進(jìn)、陳金象、馮玉清、宋翔翔 2004   國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究 計(jì)劃先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng) 許甫榮 2004   國家高技術(shù)研究發(fā)展 計(jì)劃先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng) 全勝文 2004   中國物理學(xué)會(huì) 周培源物理獎(jiǎng) 馬伯強(qiáng) 2004 物理學(xué)人才培養(yǎng)基地－人才培養(yǎng)模式與課程體系改革 國家級(jí) 教學(xué)成果二等獎(jiǎng) 葉沿林、王稼軍、 劉玉鑫、段家芪、 陳曉林 2005 非穩(wěn)定核的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和反應(yīng)機(jī)制研究 教育部 自然科學(xué)一等獎(jiǎng) 葉沿林、許甫榮、華輝、鄭濤、李智煥、江棟興 2006 原子核的手征雙重帶的研究 中國物理學(xué)會(huì)吳有訓(xùn)獎(jiǎng) 孟杰 2007 Khwarizmi International Award 國際獎(jiǎng) 孟杰 2008 原子核結(jié)構(gòu)研究 中國物理學(xué)會(huì)吳有訓(xùn)獎(jiǎng) 許甫榮 2009   華人物理學(xué)會(huì)亞洲成就獎(jiǎng) 孟杰 2009 國產(chǎn)實(shí)用型多cell超導(dǎo)腔的研制 教育部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 全勝文,魯向陽,郝建奎,朱鳳,林林,黃森林,陳佳洱,趙夔,張保澄,劉克新,王莉芳,賀斐思,王芳 ,靳松 2010