2003年7月，经原国防科工委批准，大科学工程——HI-13串列加速器升级工程立项，通俗地说是给已有的HI-13串列加速器“穿靴戴帽”，即在前端新建一台100MeV（兆电子伏）强流质子回旋加速器，一台质量分辨率为20000的在线同位素分离器；后端新建一台重离子超导直线增能器，以实现更强功能。

“从事大科学工程建设风险极高，有可能投入一生却颗粒无收。”让HI-13串列加速器升级工程总经理兼总工程师张天爵欣慰的是，去年年底，工程通过了成果鉴定，形成了一器多用、多器合用、多领域、多学科的科学研究平台。

当初，在完成了物理设计和初步工艺方案后，借助20多位国际知名专家的智慧，100MeV回旋加速器的创新设计及其试验验证结果得到国际同行的广泛认可。但物理设计成功只是第一步，关键要能建造出来。

100MeV回旋加速器的主磁铁被评审专家称为纯铁铸造界和回旋加速器界的“天下第一大饼”。

这个“天下第一”给研发团队增加了多道难关，按照设计要求，主磁铁不仅重达400多吨，关键加工、装配精度要求达到0.05毫米。

2005----2006年两年间，技术人员跑遍了全国各大重型机械厂，得到的答复全都是“太大、太难，做不了”。

“纯铁的均匀性、致密性要求太高了。”张天爵告诉记者，在和合作伙伴某重型机械厂合作时，研发人员到现场深入参与、主导工程的工艺方案，利用当时有限的工业条件五炉合浇超水平加工了特高技术要求的大型设备。“几年下来，大家不再只是加速器物理学家，已是真正的工程师了。”

100MeV强流质子回旋加速器的大型磁极与真空盖板间没有真空抽气通道，且磁气隙小，测量困难，但加速器真空室、真空管道有几百个孔、密封面，为达到要求的“几乎不能有一丝空气”的标准，这场“面对空气”的战争持续了一年。