兰州重离子加速器（HIRFL）是我国规模最大的大型重离子研究装置，由中国科学院近代物理研究所主导建设，1988年在甘肃兰州建成。该装置包含电子回旋共振离子源、扇聚焦回旋加速器（SFC）、分离扇回旋加速器（SSC）、冷却储存环（CSR）等核心设施，可将氢至铀全离子加速至2.8GeV高能，提供稳定核束和放射性束，支撑核物理及交叉学科研究。

HIRFL-CSR工程是兰州重离子加速器(HIRFL)的扩建工程，工程总投资2.935亿元，建设周期5年。其科学目标是在放射性束物理，特别是滴线核的研究；高温高密度条件下核物质性质研究；高离化态高Z原子物理研究以及高品质重离子束和放射性束应用研究(交叉学科)等4个方面取得一批具有国际先进水平的成果，使中国在国际重离子物理前沿继续占有一席之地。与此同时，通过该工程的建设，促进中国相关的高科技工业，如加速器相关技术、超高真空和电子冷却等的发展。

20世纪60年代以来，随着重离子加速器的发展，原子核物理开拓了一个蓬勃发展的新领域——重离子物理。在其它学科，如原子物理、材料科学、生命科学、新能源研究、天体物理等领域，重离子束亦显示出日益重要的应用前景并形成了重要的交叉学科。 为使我国在重离子物理的前沿领域占有一席之地，由国家投资建设了兰州重离子加速器（HIRFL）。经过三个大科学工程的建设及多次改进，兰州重离子加速器现已经发展成为我国能量最高、规模最大的重离子研究，它由电子回旋共振（ECR）离子源、1.7米扇聚焦回旋加速器（SFC）、大型分离扇回旋加速器（SSC）、新建的冷却储存环(CSR)主环和实验环、放射性束流线、实验终端等主要设施组成。

近代物理所于20世纪60年代初建成了1.5米经典回旋加速器，通过轻核反应实验研究，为中国氢弹研制作出了贡献。70年代初，在国际重离子物理迅猛发展的形势下，将1.5米回旋加速器改建成能加速较轻重离子的加速器，在中国率先开展了低能重离子物理基础研究。

1976年11月，中国国家计委批准由近代物理所负责设计建造兰州重离子加速器的主加速器系统，主要建设一台大型分离扇回旋加速器及几个实验终端。同时，由中科院匹配经费把原1.5米回旋加速器改建成1.7米扇聚焦回旋加速器作为注入器。兰州重离子加速器的主加速器SSC和注入器SFC于1988年建成，其主要技术指标达到当时国际先进水平，1992年获国家科技进步一等奖。SSC与SFC联合运行，可以把重离子加速到中等能量，用以开展远离稳定线新核素合成、中低能重离子碰撞和热核性质、重离子束应用等研究。

1991年8月，原国家计委批准成立兰州重离子加速器国家实验室，向国内外开放。1997年在主加速器SSC上建成具有创新结构的中能放射性束流线（RIBLL），为我国开展放射性束物理研究创造了条件；2006年具有国际领先水平的超导高电荷态ECR离子源建成并投入运行，使HIRFL的束流强度显著提高；再加上一批改造项目的实施，使HIRFL的运行水平进入国际先进行列。

2008年7月作为国家“九五”大科学工程的冷却储存环（CSR）通过国家验收，正式投入运行，2012年获国家科技进步二等奖。作为国内最大的高能重离子加速器，HIRFL-CSR可以将重离子加速到2.8GeV，可开展重离子科学与技术、加速器驱动的先进核能系统研究及重离子治疗肿瘤等交叉学科研究。

2019年12月，SSC_Linac建成并联合SSC调试出束，标志着 HIRFL进入双器并行供束新时代。SSC-Linac显著提高了SSC束流强度，有利于CSRm加速高能量、高电荷态的重核离子束流及其科学实验的开展。

至2025年，HIRFL建成并在运行的实验终端共20个，年实验供束时间超过5000小时，年完成用户实验150多项，所外用户主导实验占50%以上，累计国内外用户单位200多家。

2022年，中科院近代物理研究所科研人员及其合作者依托兰州重离子加速器大科学装置开展了质子滴线核磷-26衰变性质的高精度测量，发现了β衰变中最强同位旋混杂现象。

2023年2月，中国科学院近代物理研究所与其他单位科研人员合作，依托兰州重离子加速器，通过熔合蒸发反应合成了新核素锇-160和钨-156。锇-160（中子数为84）具有α放射性，而钨-156（中子数为82）具有β+衰变的放射性。研究团队测量了锇-160的α衰变粒子能量、半衰期及钨-156的半衰期等性质。

2024年6月，中国科学院近代物理研究所甘再国研究员团队与合作者利用兰州重离子加速器国家实验室加速器装置，首次合成了新核素镤-210，并测量了该核素的α衰变能量和半衰期。该核素是目前已知的最缺中子的镤同位素。

2025年12月，中国科学院近代物理研究所科研团队依托兰州重离子加速器装置的放射性束流线（RIBLL），完成了弱束缚核11Be和8B在58Ni靶上的弹性散射角分布测量，系统比较了中子晕核与质子晕核在高于库仑势垒能量下的耦合道效应差异，相关成果发表于《物理快报B》。

HIRFL-CSR以最经济的性能价格比，将放射性束与高品质重离子束技术相结合，并适当提高束流能量，具有束流能量范围宽(低、中能及高能低端)、束流种类多(短寿命丰中子、丰质子放射性核束，特别是远离稳定线的具有极短寿命的滴线核束，同质异能态核束以及高离化态重离子束)、束流品质高、准连续运行、能量可调等优点，并可用作高灵敏、高分辨谱仪。

HIRFL-CSR建成后，与德国GSI、法国GANIL和日本RIKEN等同属世界级的先进装置。这个大科学工程建成后，将为中国核物理、强子物理、原子物理和高能量密度物理的基础研究和重离子辐照材料、生物(重离子治癌)及空间辐射等应用研究提供先进的实验条件。

兰州重离子加速器的建成，大大提高了中国先进离子加速器物理及技术和核物理及相关学科的国际地位，使兰州重离子加速器国家实验室成为国际上重要的重离子研究中心，增强了我国在重离子物理及其交叉学科国际前沿领域的竞争力。近代物理所依托兰州重离子加速器取得了以首次合成25种新核素特别是两种超重新核素为代表的一批原始创新成果，实现了我国新核素合成零的突破，并开始了超重新元素探索研究的征程；核结构、重离子碰撞和热核性质研究进入国际前沿；从理论和实验两方面对重离子碰撞及热核性质的同位旋相关性研究，获得重要成果；HIRFL-CSR实验环高精度原子核质量测量进入国际先进行列，在等时性工作模式下完成了高精度核素质量测量，所获数据在天体核物理研究中具有重要意义。

兰州重离子加速器在交叉学科研究方面也发挥了巨大作用。依托该装置开展了重离子治疗肿瘤的基础研究和关键技术攻关，先后建成浅层和深层治疗肿瘤终端，临床试验治疗肿瘤研究取得了显著疗效，使中国成为继美国、德国、日本之后，世界上第四个实现重离子治疗肿瘤的国家；建成了单粒子效应地面模拟实验平台，为卫星和飞船上的航天半导体器件抗辐射性能及其加固提供了关键的测试平台，为航天器的安全运行提供了重要的技术保证；发展了重离子辐照技术，研制成功多种新型材料；利用重离子诱变技术培育出春小麦、甜高粱、当归、瓜果、花卉等作物的优良新品种，微生物新菌种和新药，取得了显著的社会经济效益。