质子回旋加速器：助力健康中国

中国核技术网讯：从中国核工业集团有限公司中国原子能科学研究院了解到，该院正在研制的230MeV超导回旋加速器计划2020年完成所有的系统测试和束流调试，调试出束后将逐步安排癌症质子治疗的临床试验工作。

原子能院还承担了科技部重点研发项目的250MeV超导回旋加速器，按质子治疗项目的总体进度安排，250MeV超导回旋加速器研发进展顺利。

截至2018年底，230MeV超导回旋加速器全部主工艺设备已完成研制、各系统设备之间的装配完毕，进入到高精度磁场测量与垫补阶段;低温超导磁体励磁成功达到技术要求并稳定运行超过1年，未出现失超现象;螺旋形高频腔体冷测Q值达到设计要求，完成与主磁铁组合装配;2台75kW的高频发射机、静电引出偏转板等回旋加速器主要设备完成加工;离子源与主磁铁、超导系统、中心区完成联合调试，在加速器内靶调试出束获得60μA质子束流;加速器真空、电源、冷却等建造完成，主真空度等技术指标达到设计要求。

超导回旋加速器是目前国际上质子治疗的主流核心部件，而质子治疗被看作是未来最有发展前景的治癌手段之一，具有精准、安全、高效的特点。

与常规放疗相比，质子束射线在到达肿瘤病灶前，能量释放不多，当到达病灶的瞬间，才释放大量能量。这种被称为“布拉格峰”的能量释放，可实现三维高精度定位、副作用小，实现了对肿瘤的“立体定向爆破”，特别适合于不宜手术、重要器官及其周围、对常规放疗不敏感的癌症、以及儿童癌症疾病的治疗，能在杀死癌细胞的同时将对周围细胞的损伤降到最低。

目前，世界上质子治疗产业正呈现蓬勃发展之势，美、欧起步早、技术成熟，已走在全球质子治疗的前沿;我国起步较晚，有关技术发展滞后于发达国家。

中核集团考虑到原子能院长期的质子回旋加速器技术积累，2016年支持230MeV超导质子回旋加速器的自主研发;国家有关部委支持质子治疗后端设备的自主研发、基于超导回旋加速器和同步加速器的质子治疗项目，支持国内多个单位合作开展研发和系统集成，旨在提高我国癌症放疗技术水平，有效降低质子治疗中心建设和运维费用，惠及大众健康。

230MeV超导回旋加速器是中核集团“龙腾计划”支持项目。该加速器具有体积小、功耗低、束流强度高、引出束流为连续束等特点，更适合于快速调强扫描治疗。整机为自主研制，具有完全自主知识产权。原子能院已掌握的关键技术主要包括：国内首台中能超导质子回旋加速器的整机设计技术;超导质子回旋加速器专用的超导磁工艺技术;磁场强度3T以上的螺旋形强聚焦主磁铁系统研制技术;品质因子高达8000的螺旋形高频谐振腔体技术;强磁场下冷阴极潘宁离子源及中心区技术;高同步精度举升技术;强磁场小线圈精密测量技术;癌症治疗质子束流强度的快速调制技术等。

原子能院是我国的回旋加速器研发基地，从20世纪50年代、70年代建成的第一代和第二代回旋加速器为我国“两弹一星”做出卓越贡献，到90年代第三代回旋加速器为我国中、短寿命放射性同位素药物生产开创先河，再到2014年建成的100 MeV强流质子回旋加速器，原子能院一直在回旋加速器物理与工程技术领域进行细致深入的研究，持续保持旺盛的创新能力。

2014年，原子能院在国际上首次研制成功紧凑结构的100MeV强流回旋加速器(CYCIAE-100)，该加速器直径6.16米，总重量为475吨，是我国自主创新、自行研制的能量最高的质子回旋加速器,获得了国际上紧凑型回旋加速器靶上最高束流功率并实现了最大的流强供束范围。它的建成，表明原子能院已突破国际上能量70MeV以上回旋加速器均采用分离扇或螺旋扇磁极的设计思路，掌握了直边扇强聚焦高精密磁工艺技术、大功率高品质因数高频技术、大抽速低温真空技术、强流离子源和高效率注入技术、中心区6D相空间匹配技术、强流多束团束流动力学核心算法等一批质子回旋加速器的关键技术。100MeV强流回旋加速器建成出束，成功入选2014年由两院院士投票评选的“中国十大科技进展新闻”。

100MeV强流质子回旋加速器已经用于空间电离辐射环境下电子元器件单粒子效应与抗辐射加固、空间质子探测器标定、星用CCD图像传感器、航空机载电子设备试验与评估、核数据测量等核技术应用研究，综合效益明显;对带动我国核数据测量、载人航天的空间辐射剂量效应、核天体物理、放射性核束物理、强流系列化先进回旋加速器发展、放射性医用同位素生产等重要领域具有广泛的应用价值;也带动了新药研发和癌症治疗加速器的发展，质子治疗超导回旋加速器项目被列为中核集团“十三五”重点任务。

(中国核技术网 责任编辑：杨洋)