中国科学院大学核科学与技术专业介绍

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中国科学院大学核科学与技术专业介绍正文

核科学与技术

　　高能物理研究所具有核科学与技术一级学科授予权，目前设有一个二级学科：核技术及应用（英文名称：NuclearTechnologyandApplications）

　　一、学科概况
　　核技术及应用是中国科学院高能物理研究所（以下简称高能所）的一个特色学科，其历史同高能所一样悠久，主要依托在大科学装置上，比如北京正负电子对撞机(BEPC)、北京谱仪(BES)、北京同步辐射装置(BSRF)、大亚湾反应堆中微子实验、硬X射线调制望远镜（HXMT）、西藏羊八井广延大气簇射阵列和强流慢正电子装置等。其中BEPC是我国第一个大型科学研究装置，1989年建成，被称为是继两弹一星后最重要的科研工程项目，由邓小平亲自奠基并在建成运行后发表了“中国要在高科技领域占有一席之地”的著名论断。在工程建设中高能所培养了大批技术骨干和学科带头人，包括研究生、博士生和博士后培养，除满足了高能所承建的国家大科学工程对人才需求外，也为兄弟院所输送了大批人才，起到了大科学工程旗舰和航母的作用。
　　高能所正面临前所未有的发展时期，同时承担了多项国家大科学装置的建造，给研究生培养搭建了很好的平台。北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)已顺利完成，正在运行、取数和出成果阶段。目前国家最大的科研工程项目-中国散裂中子源（CSNS）已于2010年9月破土动工，建造周期7年。加速器驱动的次临界系统（ADS）先导预研项目已经开始实施，高能所负责其强流质子加速器项目，正对其一些关键技术进行攻关。ADS是利用强流质子加速器来进行核废料处理、甚或建成洁净核能发电的装置，属我国长期发展战略规划项目，经费在几十亿规模。北方光源已被列入国家12.5计划，相关的设计、预研已经开始，等等。
　　高能所是开放式国家实验室，是我国高新技术对外的主要窗口，比如从1979年开始的中美高能物理会谈（科学院高能所是主要依托单位）已进行了近30次，对推动中美高新技术交流起到了重要作用。基于同样机制，2000年同日本也开展了中日高能物理会谈。高能所早在1986年就建成了我国第一条国际计算机通讯线路，1988年成为我国在国际互联网第一个节点，1994年建立了国内第一个WWW网站，为我国互联网的发展做出了重大贡献。高能所同国外各大实验室都有密切合作关系，包括人员交流和研究生联合培养，这对研究生扩大视野、接触科技前沿大有补益。

　　二、学科内涵与特色
　　本学科有如下研究方向：
　　加速器磁铁与电源技术
　　加速器磁铁主要起到对带电粒子进行偏转和聚焦的作用，涉及到的学科专业有电磁场理论与数值计算、材料科学与应力分析、磁场设计与加工制造、磁场测量与垫补等。电源是磁铁的激励源，随不同的磁铁而要求各异，包括常规电源和特种电源，涉及的学科专业有电路设计、模拟仿真、数模电、计算机控制、脉冲计数等.

　　加速器高频与微波技术
　　高频腔是加速器的心脏，带电粒子主要在高频腔内同电磁场发生作用而获得能量，同时伴随一些复杂而有趣的现象，决定着这台加速器的性能。环形加速器高频系统大多工作在几百兆赫，包括腔体、发射机和低电平系统。直线加速器所使用的频率要高些，质子直线也多是几百兆赫，电子直线大多工作在3千兆赫（S波段），也有L波段、C波段和X波段的。高频、微波技术涉及的专业学科有电动力学、数学物理方法、电磁场理论与数值计算、材料科学、特种陶瓷、电路设计、信号与系统、大功率脉冲技术、数模电、计算机控制等。

　　加速器真空技术
　　带电粒子在加速器中运动需要极高真空环境，储存环一般要到10-10?的水平，所以系统大、结构复杂和要求高时加速器真空的特点，涉及到的学科专业有真空获得、真空测量、有机化学、无机化学、材料科学、加工清洗、机械设计、计算机控制等。

　　加速器控制与束测技术
　　束流测量就是对带电粒子甚或光束的参数进行精确测量，比如束流能量、能散、位置、尺寸及发射度等，而加速器控制是对束流及加速器各系统进行控制。所以加速器控制和束流测量技术属于计算机在加速器领域的应用，同时形成了自己的特色，涉及到的学科专业有带电粒子输运、光学原理、电磁场理论、计算机原理、网络与通信、电路设计、控制原理、模拟仿真、数模电、同步定时等。

　　加速器低温超导技术
　　加速器低温超导技术就是把先进的超导技术应用到加速器领域，主要有超导高频、超导磁铁、超导波荡器等。北京正负电子对撞机的高频和对撞区聚焦磁铁到采用了超导技术，并把该技术推广到工业应用领域，涉及到的学科专业有制冷工程、工程热力学、热传导与热辐射、低温物理与超导、电磁场理论与数值计算、材料科学与应力分析、计算机与网络技术等。

　　辐射防护技术
　　高能带电粒子在输运过程中必然会同传播媒介发生作用而产生放射线，辐射防护技术就是要对这类辐射的产生机制及特点进行研究，进而达到热点防护的目的和搭建人身安全联锁体系，涉及的学科专业有核物理、粒子物理与实验方法、蒙卡模拟计算、束流光学、材料科学、计算机与网络技术、电路设计等。

　　自由电子激光及应用
　　自由电子激光（FEL）以自由电子为工作物质，将高能电子束的能量转换成激光。高能所的BFEL装置是亚洲最早实现保护振荡的，现正在对被称为第四代光源的硬X射线FEL进行研究，希望能有一台放在未来北方光源里，涉及的学科专业有激光物理、激光技术、光学原理、磁场理论与数值计算、微波技术、材料科学、同步定时、计算机与网络技术等。

　　核电子学与核探测技术
　　高能所是国际不多的几所进行加速器高能物理研究的开放式研究所，探测器的水平国际领先，主要包括各种粒子探测器和核电子学采集系统，涉及的专业学科很广，包括粒子物理、粒子物理与实验方法、电磁场理论、蒙卡模拟与数值计算、材料科学、核电子学、计算机与网络、数据库与数据传输、控制原理、电路原理、模拟仿真、集成电路、数模电、信号处理等。

　　精密机械工程
　　大科学工程装置的特点是规模大，也是各种高新技术的高度集成，即在复杂条件下也要保证精确安装，比如几公里乃至几十公里长的机器安装精度也在0.1毫米水平。加速器的机械工程又分为机械设计与准直，涉及的学科专业有机械设计、工程力学、机械制图、精密机械、准直与测量、材料力学、自动控制原理等。

　　三、培养对象与目标
　　培养学术型的硕士、博士研究生。
　　核技术及应用是一门综合性学科，研究带电粒子加速、辐射产生机理、射线与物质的相互作用、辐射探测方法和辐射信息处理，广泛应用于科学研究和工农业生产等各个领域。核技术由于能在微观层次改变物质性质或获取物质内部的微观信息，已成为许多领域研究微观层次的重要手段。
　　高能所核科学与技术主要培养从事大科学工程研究和建设的创新人才，由于大科学工程有技术含量高和大规模集成的特点，要求研究生在本学科专业领域掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，了解和熟悉本学科专业的最新前沿和发展趋势，具有较强的独立从事科学研究的能力，在科学研究和专门技术上做出创造性成果。
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