编者按：2017年1月11日，国家发展改革委发布了《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》。

1、引言

“十二五”以来，我国重大科技基础设施建设取得显著进展，加快向体系化方向发展。投入运行和在建设施总量近40个， 总体技术水平基本进入国际先进行列，500米口径球面射电望远镜、托卡马克核聚变研究装置等一批设施全球领先。 粒子物理和核物理、 空间和天文科学等优势领域的设施建设进一步巩固和发展，工程技术、 地球系统与环境科学等薄弱领域明显加强， 设施布局明显优化。 北京、 上海、 合肥等地初步形成集群化态势、 具有一定国际影响力的设施群。

依托设施开展了蛋白质研究、 磁约束核聚变研究、 拓扑与超导新物态调控、 宇宙结构起源研究、 个性化药物研制等大量国际顶尖水平的科研工作， 支撑完成了载人航天、 探月工程、 新药创制、 大型客机研制、 核心电子器件研制、高分辨率对地观测等有关国家重大科技任务， 取得了四夸克物质发现、 重大流行病跨种传播机制、 磁约束聚变等离子体稳定控制等一批原创科技成果， 推动我国高能物理、 等离子体物理、 结构生物学等领域部分前沿方向进入了国际先进行列， 设施支撑科技创新的能力明显增强。

设施建设和运行催生出重离子治疗癌症、低温超导材料规模化制备等一批高新技术，在突发自然灾害的监测与评估等方面发挥了重要作用， 解决了高速列车研制、 濒危野生生物种质资源抢救性保存、 农作物基因改良等一批关系国计民生和国家安全的重大科技问题， 促进了相关产业技术水平提高。

2、十大优先工程

“ 十三五” 时期， 按照“ 成熟一项、 启动一项” 的原则， 优先布局10个建设项目。 对前期工作深度达到要求的项目， 及时启动设施建设工作； 对暂不具备建设条件、无法按时启动的项目，及时进行动态调整， 不再作为优先项目， 从筹备论证的后备项目中择优替补。

（ 一） 空间环境地基监测网(子午工程二期）

空间环境地基综合监测网是开展空间天气研究、 保障国家空间活动和空间安全的重要设施。 围绕综合性、 多尺度、 长期连续监测我国空间环境区域性特征和研究日地空间天气变化规律的科学目标， 在子午工程现有常规监测链的基础上， 主要建设：

由相控阵非相干散射雷达、 高频相干散射雷达群、 大口径激光雷达、 大规模太阳射电阵等组成的先进探测系统， 形成覆盖全国的“ 两横两纵” 地基监测网， 具备百公里级空间分辨、 实时获取30余种空间环境要素的日地空间天气全过程探测能力。

设施建成后， 可成为国际上综合性最强、 覆盖区域最广的先进地基空间环境监测网， 促进我国空间环境的认知水平和应用保障能力进入国际先进水平。

（ 二） 大型光学红外望远镜

大型光学红外望远镜是开展天体物理研究必备的核心基础设施之一。 围绕宇宙各层次天体起源和演化、 极端宇宙条件物理、 由宇宙结构形成揭示的暗物质和暗能量性质及引力波源光学对应体等重大前沿研究需求， 优选台址， 建设一架12米级口径光学红外望远镜， 具备多目标、 暗天体高分辨成像和光谱观测的精测能力， 最暗天体成像极限亮度达到28星等， 最暗天体光谱极限亮度达到25星等。

设施建成后，可使我国光学极限探测能力处于国际领先行列， 大幅提升天文观测重大发现的综合能力， 同时为相关领域的前沿研究提供重要支撑， 带动我国先进光学技术的创新发展。

（ 三） 极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施

极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施， 对开展暗物质直接探测、 无中微子双贝塔衰变、 宇宙重核形成等基础科学前沿研究具有重大意义。

优选地址建设该设施， 主要包括： 垂直岩石覆盖大于2300米、 宇宙线通量小于每年每平方米100个、 容积大于30万立方米的实验空间； 大型液氮低温辐射屏蔽与高纯锗反符合装置； 大型常温纯净水辐射屏蔽与液氙自屏蔽装置； 组合式固体辐射屏蔽装置； 微贝克每公斤量级的辐射本底测量与分析装置等。

设施建成后， 可为粒子物理与核物理及相关领域重要科学问题研究提供极低宇宙线通量和极低环境辐射本底的实验条件， 为建设国际领先水平的研究中心奠定基础。

（ 四） 大型地震工程模拟研究设施

建设大型地震工程模拟研究设施， 开展复杂岩土介质与水环境中地震灾害及防控模拟，对揭示地震引起的自然环境和工程灾变机理， 防范自然灾害， 保障土木、 水利和海洋等重大工程的安全具有重要意义。

设施主要建设内容包括： 移动组合式三向六自由度地震模拟振动台台阵系统、 工程地震灾害数字仿真系统及配套设施等， 单台最大载重1350吨以上， 满载最大加速度20米/秒2， 具备可靠模拟多点多维地震差动、 大比尺和足尺模拟工程地震灾害的能力。

设施建成后， 可大幅提升我国防灾减灾原始创新能力， 为提高我国地震灾害的防范水平提供重要支撑。

（ 五） 聚变堆主机关键系统综合研究设施

核聚变能是解决人类能源问题的根本出路之一。 建设多场耦合环境下的聚变堆主机关键系统综合研究设施， 对保障我国聚变堆的先进性、 安全性和可靠性， 加快聚变能实际应用进程具有重要意义。

设施主要建设最大粒子通量达到1024每平方米每秒的偏滤器物理、 材料和部件研究系统， 以及最高背景场达到15特斯拉的超导导体和磁体研究系统， 为聚变堆主机关键系统研究提供粒子流、 电、 磁、 热、力等极端实验条件。

设施建成后， 可成为国际聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究平台， 为我国开展聚变堆设计及核心部件研发、 热与粒子排除关键问题研究、 大规模低温和超导技术研究、 强流粒子束与基础等离子体研究、 深空推进探索等提供强大的技术支撑。

（ 六） 高能同步辐射光源

高能同步辐射光源是基础科学和工程科学等领域原创性、 突破性创新研究的重要支撑平台。 围绕航空材料、 武器物理、 工程材料全寿命周期等国家安全和工业应用相关研究， 以及能源、 环境、 生命科学等基础研究对高亮度、高能量X射线的紧迫需求， 建设高能同步辐射光源， 主要包括注入器、 储存环、 光束线、 实验站以及辅助设施。

储存环能量达6千兆电子伏， 发射度优于0.1纳米弧度， 高性能光束线站容量不少于90条， 提供能量达300千电子伏的X射线， 具备纳米量级空间分辨、 皮秒量级时间分辨、 毫电子伏量级能量分辨能力。

设施建成后， 可满足前沿科学和工程应用等领域的研究需求， 成为国际领先的高能同步辐射光源试验平台， 为提升我国科学、 技术创新能力提供有力的支撑。

（ 七） 硬X射线自由电子激光装置

X射线自由电子激光具有超高峰值亮度、 超短脉冲、 高度相干等优异性能， 是实现科学突破与技术创新的研究利器。

为满足材料、 能源、 环境、 物理与化学、 生命及医药等领域的创新研究对高亮度相干X射线光源的迫切需求， 建设硬X射线自由电子激光装置，主要包括：

高性能电子直线加速器、 高亮度自由电子激光放大器、 光束线和四维探测综合实验站等， 具备电子能量大于6千兆电子伏、 光子能量高于12千电子伏、 及飞秒级时间分辨和纳米级空间分辨的能力。

设施建成后， 总体性能可达到国际领先水平， 与现有同步辐射光源形成优势互补， 为解决科学前沿和国家战略需求中的重大科学问题提供有效手段。

（ 八） 多模态跨尺度生物医学成像设施

生命体结构与功能跨尺度的可视化描绘与精确测量对生物医学研究取得革命性突破具有重大意义。

以打通尺度壁垒、 整合多模态信息、 精准描绘生命活动时空过程为科学目标， 建设多模态跨尺度生物医学成像设施， 主要包括：

以亚纳米分辨光电融合技术为代表的多模态高分辨分子成像装置、 以毫秒分辨显纳成像为代表的多模态活体细胞成像装置、 以超高场磁共振成像为代表的多模态医学成像装置以及全尺度图像整合系统， 具备全景式揭示基因表达、分子构象、细胞信号、 组织代谢及功能网络的时空动态和内在联系的能力。

设施建成后， 可通过光、 声、 电、 磁、 核素、 电子等模态的融合，实现从埃到米、 微秒到小时的跨尺度结构与功能成像， 为我国生物医学研究提供先进的、 全方位的观测手段， 促进我国生物医学成像技术的创新发展。

（ 九） 超重力离心模拟与实验装置

超重力环境可以增大多相介质体积力和相间相对运动驱动力， 是研究岩土体大尺度演变和灾变、 地下环境长历时污染必不可少的实验手段， 也是研究材料相分离效应的极端物理条件。

围绕实验再现岩土体大尺度演变和灾变及加速材料相分离的科学目标， 建设超重力离心模拟与实验装置， 主要包括： 最大加速度1500g、 最大负载30吨、 加速度和负载可控可调、 容量1500g·吨的超重力离心机， 以及深地与深海、 场地地震、 边坡与高坝、 地下环境、 地质构造、 材料制备等超重力实验舱， 具备单次实验再现岩土体千米尺度演变与灾变、 污染物万年迁移及获取千个材料共晶成分的能力。

设施建成后， 可为深地深海资源开发、 重大工程防灾、 废弃物地下处置、新材料制备等领域的研究提供有力支撑。

（ 十） 高精度地基授时系统

授时系统是国家重要科技基础设施， 对科学研究、 国家安全和基础产业具有重要意义。 为进一步提高我国授时系统的安全性、 可靠性和授时精度， 建设与星基授时系统相对独立、互补增强、融合共用的高精度地基授时系统，主要包括：

增补完善增强型罗兰授时系统， 实现长波授时信号的全国土覆盖， 重点区域授时精度优于百纳秒； 利用通信光纤网建设覆盖主要城市和重要用户的高精度光纤时频传递骨干网， 时间传递精度优于百皮秒， 频率传递精度达到10-19量级。

设施建成后， 与星基授时系统一起构成我国星地一体化授时系统， 可为精密测量物理、 精密时频技术等科学研究提供重要实验平台， 支撑经济社会和国家安全的长远发展。

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