大科学装置运行细则

大科学装置运行细则一、定义与分类大科学装置是国家重大科技基础设施的核心组成部分，通过大规模资金和技术投入建设，用于实现基础科学研究和关键技术突破的大型科研设施。其科学目标必须面向国际科技前沿，为国家经济建设、国防建设和社会发展提供战略性、基础性和前瞻性支撑。这类设施具有规模耗资大、建设周期长（如500米口径球面射电望远镜"中国天眼"耗时23年建成）、技术综合性强（需研制大量非标设备）的显著特点，其产出以科学知识和技术成果为主，而非直接经济效益，需通过长期稳定运行实现预定科技目标。根据功能定位和应用场景，大科学装置可分为四类：专用基础设施、公益基础设施、公共实验平台和专用技术平台。专用基础设施如"中国天眼"射电望远镜、全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）等，聚焦特定学科领域的重大科学目标；公益基础设施包括气象观测系统、遥感卫星地面站等，为社会发展提供基础数据服务；公共实验平台以上海光源、中国散裂中子源为代表，支撑多学科交叉前沿研究；专用技术平台如燃气轮机试验装置，则专注于关键技术的测试验证。截至2024年7月，我国已布局建设77个国家重大科技基础设施，其中65个处于在建或运行状态，形成了北京怀柔、上海张江、合肥及粤港澳大湾区四大装置集群，北京地区集聚20个装置占全国总量的26%。二、管理机构与职责（一）管理委员会管理委员会作为决策机构，由主管部门领导、相关领域技术专家、装置运营单位负责人及用户代表共同组成，主要履行三大职责：审议装置发展规划、年度运行计划和重大技术改造方案；协调解决跨部门、跨单位的资源调配与合作问题；监督运行管理绩效和经费使用情况。委员会实行季度例会制度，对装置运行中的重大事项进行民主决策，确保管理决策的科学性和权威性。针对"人造太阳"EAST等国家重点装置，委员会还需定期评估其科学目标达成度，根据国际科技发展趋势动态调整研究方向。（二）日常管理部门日常管理部门为装置运行的执行主体，通常设立专门的大科学装置管理中心，配置技术管理、设备维护、用户服务和行政保障四个专业团队。技术管理团队负责实验方案审核、运行计划编排及数据质量管理；设备维护团队承担装置的日常巡检、故障排除和定期保养；用户服务团队统筹申请受理、实验安排和结果反馈；行政保障团队则负责经费管理、物资采购和后勤支持。该部门需建立"周调度、月总结、季评估"的工作机制，确保各环节高效协同。以兰州重离子加速器为例，其管理中心创新性地建立了"装置长负责制"，由资深科学家牵头协调多学科团队的运行调度。（三）专业技术团队专业技术团队按装置系统构成划分，包括加速器物理、探测器技术、真空系统、控制系统等专业组，每组配备正高级工程师1-2名、中级技术人员3-5名及辅助人员若干。团队成员需具备相关领域5年以上工作经验，并通过严格的技能认证方可上岗。在全超导托卡马克装置中，等离子体控制团队实行7×24小时值班制度，实时监控装置运行参数，确保实验安全稳定进行。技术团队还需承担人才培养职责，通过"师徒制"和项目实践相结合的方式，每年培养不少于10名青年技术骨干。三、运行与维护（一）运行管理大科学装置运行实行"三阶段管理模式"：实验准备阶段需完成用户资质审核、实验方案论证和安全风险评估，编制详细的《实验运行方案》，明确各系统参数阈值和应急处置流程；实验执行阶段严格按照时间窗口分配表开展工作，采用"双盲实验"机制确保数据客观性，关键实验需安排第三方见证；实验收尾阶段需完成数据备份、设备复位和场地清理，形成包含原始数据、分析报告和设备状态的完整档案。上海光源创新性地开发了"光束线时间拍卖机制"，通过同行评议确定实验优先级，使设备利用率提升至92%以上。运行记录体系采用"三位一体"模式：实时监控系统自动采集设备运行参数，形成分钟级数据日志；值班人员每小时进行现场巡查，记录设备异响、温度异常等感官指标；实验人员需填写《实验记录本》，详细记录样品信息、操作步骤和现象观察。这些记录通过区块链技术进行存证，确保数据可追溯性。针对稳态强磁场实验装置等大型设施，还需建立"白班-中班-夜班"交接制度，交接内容包括运行状态、遗留问题和注意事项，双方签字确认后方可离岗。（二）维护保养维护保养实行"分级负责、预防为主"原则，分为日常保养、定期维护和专项检修三类。日常保养由值班工程师执行，包括设备清洁、参数检查和紧固件加固，每日不少于2次；定期维护按周、月、季度周期进行，重点开展润滑油更换、密封件检测和精度校准，其中年度大修为停机维护，通常安排在科研淡季，为期45-60天。合肥同步辐射装置建立了"设备健康管理系统"，通过振动、温度等传感器实时监测关键部件状态，实现故障预警准确率达90%以上。备品备件管理采用"ABC分类法"：A类为核心部件，如超导磁体、高功率射频源等，需保持3套以上冗余库存；B类为重要部件，如真空阀门、精密传感器等，库存周转率控制在30天以内；C类为通用耗材，实行零库存管理，通过与供应商签订VMI（供应商管理库存）协议保障供应。所有备件需建立电子台账，记录入库日期、技术参数和使用历史，采用二维码追溯管理。针对进口关键部件，还需提前6个月启动采购流程，确保供应链稳定。四、安全管理（一）风险分级管控根据GB/T44107-2024《风险管理大科学装置风险分类及控制措施》国家标准，安全风险分为四级：Ⅰ级（极高风险）包括放射性物质泄漏、高压系统爆炸等可能导致群死群伤的情形，需采取停机整改措施；Ⅱ级（高风险）如真空系统失效、低温系统异常，应立即暂停实验并启动应急预案；Ⅲ级（中风险）包括局部电路故障、数据传输中断等，可在监控状态下继续运行；Ⅳ级（低风险）如辅助设备异响、指示灯故障，安排计划性维修。每个风险等级对应明确的响应流程和处置时限，形成"风险识别-评估分级-控制措施-效果验证"的闭环管理。（二）安全设施配置大科学装置需配置多层次安全防护系统：物理隔离方面，设置控制区、监督区和公众区三级防护边界，控制区采用指纹+人脸识别双重准入机制；应急响应方面，配备专用消防系统、气体检测报警装置和应急喷淋设备，关键区域设置防爆墙和泄爆口；辐射防护方面，针对加速器、反应堆等装置，设置剂量监测仪和安全联锁系统，确保辐射水平符合GB18871《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》要求。高海拔宇宙线观测站"拉索"在海拔4410米的观测站配备了氧气供应系统和高压氧舱，保障人员高原作业安全。（三）应急管理应急管理实行"一案三制"体系：编制《大科学装置突发事件应急预案》，涵盖自然灾害、技术故障、公共卫生等12类情景，明确应急组织架构、响应流程和处置措施；建立应急指挥机制，由管理委员会主任担任总指挥，下设技术处置、医疗救护、后勤保障等专项工作组；完善应急演练制度，每季度开展桌面推演，每年组织1次全要素实战演练，重点检验指挥协调、资源调配和现场处置能力。全超导托卡马克装置针对等离子体破裂风险，开发了毫秒级快速保护系统，可在20毫秒内完成装置停机，避免设备损坏。五、开放共享（一）共享机制大科学装置开放共享遵循"分类开放、分级管理"原则：基础研究平台面向全球科研机构免费开放，如"中国天眼"每年安排10%观测时间用于国际合作项目；应用研究平台实行"成本补偿"机制，按照机时费+耗材费的标准收取费用；技术测试平台则采用市场化定价，参照行业标准收取服务费。共享申请通过"国家重大科技基础设施共享服务平台"统一受理，采用"自由申请-同行评议-择优支持"的遴选机制，确保资源分配公平公正。上海光源建立了"用户科学委员会"，由国内外知名专家组成评审组，对实验方案的科学性和创新性进行独立评估。（二）用户管理用户管理实行"准入-培训-考核"全流程管控：申请人需提交身份证明、项目批件和安全承诺书，经审核通过后获得临时账号；首次使用装置前必须参加为期3天的安全培训，内容包括操作规程、风险防控和应急处置，考核合格颁发《操作资格证》；实验过程中需严格遵守"双人在场"制度，重要操作需经现场工程师确认。中国散裂中子源开发了"用户信用积分体系"，根据实验完成质量、设备爱护程度和安全记录进行评分，优质用户可优先获得机时奖励。（三）数据管理实验数据实行"汇交-共享-保护"三位一体管理：用户需在实验完成后30日内提交原始数据和分析报告，存入装置专用数据库；非涉密数据自汇交之日起6个月后自动进入开放共享平台，供科研人员二次分析；涉及知识产权的数据可申请保护期，最长不超过3年。数据存储采用"异地三备份"策略，主副本存放于装置本地服务器，备份副本分别存储在国家档案馆和云端存储系统。"中国天眼"建立了全球最大的射电天文数据库，采用分布式存储技术，总容量达15PB，支持每秒千万级数据查询。六、人员与经费管理（一）人员管理大科学装置实行"双轨制"用人体系：事业编制人员负责核心技术研发和运行管理，采用"按需设岗、竞聘上岗"的聘用机制；合同制人员承担日常运维和辅助工作，实行"岗位绩效工资制"。人员培训分为三类：新员工入职培训为期3个月，涵盖理论知识、操作技能和安全规范；在岗培训每半年组织1次，重点学习新技术、新规程；专项培训针对重大技术改造项目开展，邀请国内外专家进行专题授课。兰州重离子加速器建立了"技术等级认证体系"，设置初级、中级、高级和专家四级，与薪酬待遇直接挂钩，激发人员学习热情。（二）经费管理经费来源包括国家财政拨款、科研项目资助和开放服务收入，实行"专款专用、单独核算"：运行经费按年度预算管理，分为人员费、水电费、耗材费、维修费等科目，其中设备维修费不低于总经费的20%；专项经费用于技术改造和升级，需编制详细的可行性报告和资金使用计划，报管理委员会审批；开放服务收入实行"收支两条线"管理，全部用于弥补运行经费不足。经费使用实行"三级审批"制度，5万元以下由部门负责人审批，5-50万元由管理中心主任审批，50万元以上需管理委员会审议通过。合肥强磁场科学中心创新经费管理模式，设立"运行维护专项基金"，保障装置长期稳定运行。七、技术升级与改造（一）升级规划技术升级实行"五年规划、滚动调整"机制，根据科学目标变化和技术发展趋势，每五年编制《装置升级改造规划》，明确重点方向和实施路径。升级项目分为三类：性能提升类如增加束流强度、提高能量分辨率等，旨在增强装置科学产出能力；功能扩展类如新增实验终端、开发专用探测器等，拓展装置应用范围；可靠性改进类如更换老化设备、优化控制系统等，提高装置运行稳定性。"夸父"聚变堆主机设施在建设阶段即预留30%的升级空间，为未来性能提升奠定基础。（二）改造实施改造实施遵循"分步实施、最小干扰"原则：小型改造利用月度维护窗口进行，单次停机不超过72小时；中型改造安排在季度检修期，周期控制在15天以内；大型改造则需申请专门停机时间，如北京正负电子对撞机二期改造历时5年，分三个阶段实施，最大限度减少对用户实验的影响。改造项目实行"项目负责人制"，明确进度节点、质量标准和安全要求，每周召开进度协调会，及时解决实施过程中的问题。浙江杭州超重力离心模拟与实验装置在首台离心机建设中，采用"边建设、边调试、边出成果"的模式，提前实现部分科学目标。（三）效果评估改造完成后需进行全面的效果评估，包括技术指标测试、运行稳定性考核和科学产出验证：技术指标测试由第三方机构按照国家标准进行，如束流强度、能量精度等关键参数需达到设计值的95%以上；运行稳定性考核连续运行3个月，平均无故障时间（MTBF）需满足设计要求；科学产出验证通过开展标志性实验，检验装置性能提升对科研创新的支撑作用。稳态强磁场实验装置在完成10特斯拉级超导磁体升级后，成功开展了高温超导材料临界电流测试，相关成果发表于《自然》期刊。八、知识产权与成果转化（一）知识产权管理知识产权管理实行"谁研发、谁所有、共分享"原则：装置建设和运行中产生的专利、软件著作权等知识产权，由研发单位所有；用户利用装置开展研究形成的成果，知识产权归用户所有，但需在成果中注明装置贡献；联合研发项目需签订知识产权协议，明确权利归属、使用范围和利益分配。管理部门需建立知识产权台账，定期开展专利布局分析，规避侵权风险。中国科学技术大学在"人造太阳"研究中已申请专利200余项，形成了完整的自主知识产权体系。（二）成果转化成果转化采取"技术转让、合作开发、孵化企业"等多种模式：成熟技术通过技术市场挂牌交易，如合肥科学岛将强磁场技术转让给医疗器械企业，开发出肿瘤治疗设备；中试阶段技术与企业共建联合实验室，共同推进产业化；原创性技术可通过股权激励等方式孵化科技企业，如依托散裂中子源技术成立的中子检测公司，已实现营收超亿元。管理部门需设立成果转化专项资金，支持技术熟化和市场推广，同时建立转化收益分配机制，研发团队可获得不低于转化净收入50%的奖励。（三）国际合作国际合作遵循"互利共赢、开放共享"原则，形式包括人员交流、联合研究和国际大科学计划：每年选派10-15名技术骨干赴国外先进装置进修，同时接收同等数量的外国专家来华工作；与国外研究机构共建联合实验平台，如"中意联合实验室"利用北京正负电子对撞机开展高能物理研究；积极参与国际线性对撞机（ILC）、平方公里阵列射电望远镜（SKA）等大科学计划，贡献中国智慧和中国方案。"中国天眼"已与全