一(yī)、項目背景

X射線自由電(diàn)子激光是目前全球物(wù)理、化學、生(shēng)命科學、材料科學、能源科學等前沿領域開(kāi)展基礎研究普遍應用的最先進手段。X射線自由電(diàn)子激光分(fēn)爲硬X射線和軟X射線兩類，其中(zhōng)硬X射線自由電(diàn)子激光裝置的性能指标更優越，其技術工(gōng)程難度也更大(dà)。2009年4月，美國硬X射線自由電(diàn)子激光裝置首次實現了0.15納米自由電(diàn)子激光出光，并于2009年9月開(kāi)始用戶實驗，這标志(zhì)着自由電(diàn)子激光的發展進入了硬X射線時代。

經過多年努力，我(wǒ)國在軟X射線自由電(diàn)子激光領域巳有良好的技術積累，但硬X射線自由電(diàn)子激光裝置方面與發達國家有很大(dà)差距，對我(wǒ)國開(kāi)展具有世界領先水平的前沿科學研究構成了制約。爲支撐科學家挑戰最前沿的科學問題，提出更多原創理論，作出更多原創發現，我(wǒ)國亟需推進硬X射線自由電(diàn)子激光裝置建設。爲此，“十一(yī)五”期間，上海布局建設了軟X射線自由電(diàn)子激光試驗裝置項目，爲建設硬X射線自由電(diàn)子激光裝置莫定基礎。

硬X射線自由電(diàn)子激光裝置項目是國家發展改革委聯合教育部、科技部等九個部門印發的《國家重大(dà)科技基礎設施建設“十三五”規劃》（以下(xià)簡稱《“十三五”規劃》）優先布局建設的10個國家重大(dà)科技基礎設施項目之一(yī)。

二、内容及進展

包括一(yī)台能量8吉電(diàn)子伏特的超導直線加速器，可以覆蓋0.4到25千電(diàn)子伏特光子能量範圍的3條波蕩器線、3條光學束線以及首批10個試驗站，整條隧道每年不均勻沉降不大(dà)于20毫米，土建結構每10米長度每年沉降不超過1毫米。

建設項目土建結構包括五座工(gōng)作井，十段隧道。同時配套建設實驗大(dà)廳、低溫工(gōng)廠、輔助設施等。本項目建築面積145386平方，其中(zhōng)地下(xià)：76253平方，地上：69133平方，地下(xià)埋深約爲40~45米，地下(xià)連續牆深度83~89.8米。隧道工(gōng)程直線距離(lí)爲3110米，隧道總長度5525米。1-2号井區間隧道盾構直徑7米，2-5号井區間隧道盾構直徑6.6米。

本建設項目概算總投資(zī)949503.41萬元。其中(zhōng)，建築安裝工(gōng)程費(fèi)286555.31萬元，工(gōng)藝設備購置費(fèi)577027.06萬元，工(gōng)程建設其他費(fèi)40706.59萬元，預備費(fèi)45214.45萬元。資(zī)金來源爲：申請國家安排投資(zī)20億元，其餘資(zī)金由上海市政府解決。

目前，5個超深工(gōng)作井已于2020年底全部順利封底，1号工(gōng)作井已經完成頂闆澆築，1-2盾構區間于2021年開(kāi)始正式掘進。

三、成果及意義

高重複頻(pín)率硬X射線自由電(diàn)子激光裝置是一(yī)項具有世界領先水平的科學裝置，硬X射線自由電(diàn)子激光裝置建成後，利用全光譜、非線性、多維度、超高峰亮值、超短脈沖和極好相幹性的X射線，爲廣大(dà)科學家提供高分(fēn)辨成像、超快過程探索等尖端研究手段，在秒到亞飛秒級時間分(fēn)辨精度、微米到埃空間尺度下(xià)，觀測和控制物(wù)質在分(fēn)子、原子、電(diàn)子尺度的結構及其動态過程，探索物(wù)質的結構與功能，提示生(shēng)命機理、化學反應、量子調控等前沿基礎科學問題，以及開(kāi)展極端光物(wù)理和高能量密度物(wù)理研究的能力。

該項目是上海張江綜合性國家科學中(zhōng)心建設的标志(zhì)性項目，設施建成後，總體(tǐ)性能可達到國際領先水平，并與現有同步輻射光源優勢互補，在光子能量、重複頻(pín)率和運行模式等方面形成優勢，爲解決科學前沿和國家戰略需求中(zhōng)的重大(dà)科學問題提供高效先進的研究手段，對上海建設具有全球影響力的科技創新中(zhōng)心具有重要意義，對推動我(wǒ)國基礎科學的快速發展具有不可替代的重要作用。