中國建成首臺散裂中子源

黃浩苑

“超級顯微鏡”能將質(zhì)子加速至0.9倍光速

中國散裂中子源3月25日通過了中國科學(xué)院組織的工藝鑒定和驗收。建成后的中國散裂中子源成為中國首臺、世界第四臺脈沖型散裂中子源，填補了國內(nèi)脈沖中子應(yīng)用領(lǐng)域的空白，為我國材料科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)、資源環(huán)境、新能源等方面的基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)開發(fā)提供強有力的研究手段，對滿足國家重大戰(zhàn)略需求、解決前沿科學(xué)問題具有重要意義。

中國散裂中子源建在廣東省東莞市，是我國“十一五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。工藝鑒定驗收專家委員會評價：中國散裂中子源性能全部達(dá)到或優(yōu)于國家發(fā)展和改革委員會批復(fù)的驗收指標(biāo)。裝置整體設(shè)計科學(xué)合理，研制設(shè)備質(zhì)量精良，調(diào)試速度快于國外的散裂中子源。靶站最高中子效率達(dá)到國際先進(jìn)水平。

中國散裂中子源就像一臺“超級顯微鏡”，用于研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)，在材料科學(xué)和技術(shù)、生命科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)化工、資源環(huán)境、新能源等諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

通過自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，中國散裂中子源在加速器、靶站、譜儀方面取得了一系列重大技術(shù)成果。設(shè)備國產(chǎn)化率超過90%，顯著提升了我國在磁鐵、電源、探測器及電子學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，使我國在強流質(zhì)子加速器和中子散射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大跨越，技術(shù)和綜合性能進(jìn)入國際同類裝置先進(jìn)行列。例如：國內(nèi)首次研制成功25Hz交流諧振勵磁的大型二極和四極磁鐵及電源，交流磁場精度達(dá)到同類裝置國際領(lǐng)先水平；自主研制成功液氫慢化器，通過靶-慢化器-反射體緊湊耦合的物理和工程設(shè)計，保證靶站高中子效率等。

中國散裂中子源由中國科學(xué)院高能物理研究所承建，共建單位為物理研究所，于2011年9月開工建設(shè)，工期6.5年，總投資約23億元，主要建設(shè)內(nèi)容包括一臺直線加速器、一臺快循環(huán)同步加速器、一個靶站，以及一期三臺供中子散射實驗用的中子譜儀，是各種高、精、尖設(shè)備組成的整體。

此前，中國散裂中子源已經(jīng)獲得了一些階段性成果。如，2017年8月，中國散裂中子源首次打靶成功并獲得中子束流。首期三臺中子譜儀，即通用粉末衍射儀、小角散射儀和多功能反射儀，都順利完成樣品實驗。通用粉末衍射儀已經(jīng)完成了兩個高水平的用戶實驗。

中國散裂中子源建成后，將充分發(fā)揮一期三臺譜儀在材料科學(xué)、生命科學(xué)、凝聚態(tài)物理和化學(xué)等領(lǐng)域的作用，為用戶提供國際先進(jìn)的研究平臺。同時，將盡快啟動二期工程立項，開始后續(xù)譜儀建設(shè)，進(jìn)一步提升束流功率。