日本文部科學省將從2024年開始對大型同步輻射設施「SPring-8」（兵庫縣佐用町）進行升級改造。除了將同步輻射的輝度提高100倍之外，還將降低耗電，提高用電效率。爲開發原型機，文部科學省在2024年度預算中列入了3億日元預算申請。改造後的設備計劃於2029年左右全面投入使用。
巨大圓形設施「SPring-8」（兵庫縣佐用町）
SPring-8可在周長約1.4千米的加速器中將電子加速到接近光速。之後被加速的電子透過磁鐵彎曲產生被稱之爲「同步輻射（起伏同步光）」的X射線，這種射線可以用於詳細研究蛋白質、與疾病相關物質的三維結構。
SPring-8自1997年開始運行以來，已有25年的歷史，性能方面與歐美和中國的設施相比已相形見絀。加上能量消耗大，文部科學省判斷有必要對其進行大規模改造。
文部科學省内部探討後，於8月8日發佈了報告。報告指出估計2030年左右將迎來下一代半導體的量產期，以及去碳研究的全面展開，所以提高SPring-8的性能已「刻不容緩」。
此次改造將使表示同步輻射性能的「輝度」提高約100倍。從而使解析度得到提高，資料採集所需時間也將縮短。就半導體材料而言，目前約40奈米（奈米=十億分之一米）的解析度預計可提高到1奈米左右。
文部科學省估計，改造工程的總費用約需要500億日元。
首先2024年將開發使電子束聚焦成更小尺寸的技術。利用透過增加磁鐵數量減量單位彎曲角度的「多彎曲」技術，開發磁鐵系統（加速器的重要組成部分）原型機。
在此基礎上，進一步等比縮小電子束通道的真空室。透過一系列的技術開發，不僅提高輝度，還將實施節約能源。其目標是透過加速器的現代化改造，將每年的電費及其他成本較目前降低約10億日元。在基於上述一系列研究開發所獲得的知識基礎上，2025年度開始進行全面改造。
世界各地正在升級和新建類似SPring-8等使用「硬X射線」的同步輻射設施。歐洲已於2020年投入運行，美國和德國已在對其設施進行升級，分別計劃於2024年和2028年投入使用。中國也在計劃建造新的同步輻射設施，預計將在2025年投入使用。
SPring-8是第3代同步輻射設施，比世界各國第4代設施早一代。據文部科學省預計，如果繼續操作使用SPring-8而不改進其性能，那麼日本國内企業和大學等將只能被迫依賴海外的同步輻射設施，可能導致重要技術的流失以及在材料開發領域落後於人。
如果透過改造能夠將最大輝度提高到目前的100倍，預計將高出美國新型同步輻射設施的2倍以上，在性能方面有望達到世界最高水平。並且，目前每年約20億～30億日元的電費將減量至二分之一以下。在能量消耗方面，也將升級爲不遜色於世界水準的設施。
在對SPring-8的一系列大規模改造完成後，預計於2030年左右日本將開始大量生產下一代半導體。包括生物領域，使用同步輻射詳細分析物質内部結構的需求預計將會增加。
高功能化和開拓工業應用
SPring-8有長期運行的業績，除了基礎研究外，還被應用於案件調查等。今後，有必要採取措施，向外界充分展示其有用性，促進在產業界的應用，以取得更多成果。
SPring-8受到福斯的關注是在開始運行的第二年，這一年和歌山市發生了駭人聽聞的毒咖哩事件。SPring-8被用於鑑定疑似被摻雜的砷，鑑定結果爲調查和審判提供了重要證據。
近年來，SPring-8也一直活躍在科學研究的最前緣。2022年，日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的偵檢器「隼鳥2號」從小行星「龍宮」帶回的土壤中全球首次檢測出生命所必需的「液態水」，SPring-8也負責了水成分的分析工作。
未來，有望在半導體和電池材料等更接近產業應用的領域發揮越來越大的作用。
在同步輻射設施中，目前正在仙台市建設的使用「軟X射線」的「NanoTerasu」將於2024年開始運行。當地企業和地方政府也承擔了該設施的建設費用，建立了便於企業參與的環境。同樣，SPring-8除了提高性能之外，擁有其獨特的產業應用方案也至關重要。
日文：松添亮甫、《日經產業新聞》、2023/9/13
中文：JST客觀日本編輯部
