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强流重离子加速器装置航拍图。中国科学院近代物理研究所供图
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杨建成站在沙盘前，用手指指出模型上方的蓝色线条。这位中国科学院近代物理研究所副所长，也是强流重离子加速器装置的总工程师，对眼前的超级大科学装置进行了说明。他提到：“对于科学家来说，加速器相当于研究微观世界的武器，其中有两个关键指标，也就是流强与能量，它们决定了装置研究的物质种类和结构。”
强流重离子加速器装置，即HIAF，于2018年12月开始建设。这条长达两公里的束线，集成了约6000台套大型设备，构件数达500万个，全部管线总长超过150万米。从构想到成功出束，历时共16年。7月21日，由8位院士和15位教授组成的验收专家组，一致裁定HIAF的综合性能达到国际同类设备的顶尖水准，标志着我国在强流重离子加速器领域实现了重大突破。
重离子束流已从地下13米的隧道深处成功射出。总长569米的HIAF增强器BRing同步加速器，其中340米的真空管道壁厚仅为0.3毫米。这让BRing成为了全球最大的一座常温超薄壁极高真空系统。
真空管道壁薄如0.3毫米，犹如三张A4纸叠加的厚度。加速器总体室负责人申国栋解释说：“管道越薄越好。如果壁厚增加，磁场变化时会导致严重的涡流效应。这不仅使磁场效果减弱，还会因为涡流导致管道发热，进而降低真空度，最终影响束流的品质和寿命。”
0.3毫米的壁厚，需承受一个大气压的压力，并长期承受250摄氏度的高温考验。HIAF真空技术团队的刘建龙表示，从早期兰州重离子研究装置（HIRFL）的4毫米，到空间环境地面模拟装置（SESRI）的1毫米，再到如今的0.3毫米，这就是团队历经十几年减薄之路的成果。
最初，他们选用陶瓷作为骨架材料，但“钇稳定”的氧化锆陶瓷在经受上千小时烘烤后出现了裂纹。随后尝试“铈稳定”的氧化锆陶瓷，虽然耐热性通过上万小时测试，但其中一次却突然整体断裂。
“当时我们感到很沮丧。”刘建龙回忆起那段日子，“我将问题告知杨建成老师，他回应说‘这并非你们的问题，我们需要共同承担’。”
2022年，杨建成带领团队从早忙到晚，十几个同事分别计算不同方案，反复优化参数，持续约两个月。最终解决方案转向钛合金，但如何加工0.5毫米的超薄板并添加加强筋成了难题。技术团队选择了3D打印技术，这是加速器行业首次将此技术用于薄壁真空室的制造。
“처음에는 표면에 수없이 뾰족한 점이 있어 스트레스 집중을 초래했습니다.”刘建龙回忆，“ 우리는 공정을 반복적으로 최적화했고, 현재 관공간은 더러운 점 없이 매우 아름답습니다。”
设计贴合度也一度成为难题。有团队成员提出钛合金环在抽真空后会因大气压力作用下陷一毫米，“那我们为何不将其设计为拱形呢？”
通过这样巧妙的设计，完美贴合的问题迎刃而解。为验证工艺，团队从陶瓷到钛合金，制作了大约10个样机。最终研发出的0.3毫米超薄壁钛合金骨架内衬极高真空室，真空度接近月球表面，达到10的负12次方毫巴。
欧洲同行专程前来参观测试，回国后发来一封邮件：“你们的工作做得非常出色，完全是中国人自己完成的。”杨建成在采访中转述了这句话：“欧洲专家提议将这项技术命名为‘中国龙’，这正是我们的创新。”
研发过程中不断创新的案例还包括HIAF的增强器。它需要在极短时间内将电流从零提升到3900安培。中国科学院近代物理研究所加速器技术中心电源技术室主任吴风
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