中國散裂中子源快循環(huán)同步加速器。

中國散裂中子源航拍。 　　以上圖片均為中國科學(xué)院高能物理研究所提供

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　　3月30日，中國散裂中子源迎來又一重要時刻——二期工程啟動建設(shè)。建成后，裝置的研究能力將大幅提升，基本覆蓋中子散射所有應(yīng)用領(lǐng)域，實驗精度和效率將顯著提高，能夠為探索科學(xué)前沿、解決國家重大需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵問題提供更加堅實的支撐。

　　在一期工程運行5年多的基礎(chǔ)上，3月30日，位于廣東省東莞市松山湖科學(xué)城的中國散裂中子源二期工程啟動建設(shè)。這是世界第四臺、我國第一臺脈沖型散裂中子源。

　　散裂中子源被稱為“超級顯微鏡”，是以中子為“探針”，“看穿”材料的微觀結(jié)構(gòu)。5年多來，這座依山而建的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，已向中外科學(xué)家完成11輪開放，每年運行時間超過5000小時，開放時長和效率都處于國際同類裝置的領(lǐng)先水平。目前，注冊用戶超過6000人，已完成1500多項課題。二期工程啟動建設(shè)后，將帶來哪些新期待？

　　透視微觀世界，探索科學(xué)前沿

　　提到散裂中子源，很多人可能不清楚它是做什么的。其實，鋰離子電池、高強合金、芯片元器件等當(dāng)今生產(chǎn)生活不可或缺的技術(shù)、設(shè)備，在研發(fā)中都可以用到散裂中子源。

　　用中國科學(xué)院院士、中國散裂中子源工程指揮部總指揮陳和生的話說，散裂中子源就像一種“超級顯微鏡”，通過粒子的高速撞擊“散裂”出大量中子，再把中子作為“探針”，研究物質(zhì)材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)。

　　中國散裂中子源以提供機時的方式向中外研究機構(gòu)和科學(xué)家開放，一經(jīng)投入運行，用戶便迅速增加，機時供不應(yīng)求。已完成的1500余項用戶實驗課題，涵蓋能源、物理、材料、工程等多個前沿交叉和高科技研發(fā)領(lǐng)域，在航空航天關(guān)鍵部件應(yīng)力檢測、鋰離子電池、太陽能電池結(jié)構(gòu)、稀土磁性、新型高溫超導(dǎo)、功能薄膜、高強合金、芯片單粒子效應(yīng)等重點領(lǐng)域取得一批科技創(chuàng)新成果。

　　從航空關(guān)鍵部件的金屬疲勞到高鐵車輪的服役安全性和服役壽命，從電動汽車的電池性能到高溫超導(dǎo)材料的自旋漲落……5年多來，依托散裂中子源取得的研究成果，既直面國家重大戰(zhàn)略需求，又助力大灣區(qū)高端制造業(yè)發(fā)展。

　　治療癌癥的新手段——硼中子俘獲治療裝置，是散裂中子源在醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)生的重大科技成果轉(zhuǎn)化項目，由散裂中子源建設(shè)過程中積累的技術(shù)轉(zhuǎn)化而來。該裝置目前已經(jīng)在東莞市人民醫(yī)院部署，即將開展臨床研究。

　　二期工程將建設(shè)11臺中子譜儀和實驗終端

　　正是由于散裂中子源豐碩的成果產(chǎn)出和強烈的用戶需求，二期工程得以快速立項并啟動建設(shè)。據(jù)中國科學(xué)院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源二期工程總指揮王生介紹，二期工程初步設(shè)計概算于2024年1月9日獲國家發(fā)展改革委批復(fù)，建設(shè)周期為5年9個月。建成后，裝置在同等時間內(nèi)能產(chǎn)生更多中子，不僅能有效縮短實驗時間，還能使實驗分辨率更高，能夠測量更小的樣品、捕捉更快的動態(tài)過程。

　　二期工程將建設(shè)11臺中子譜儀和實驗終端，建成后中子譜儀總數(shù)將增加到20臺，新建的中子譜儀將聚焦磁性超導(dǎo)量子材料、生命科學(xué)、催化材料等研究領(lǐng)域，還要新建國內(nèi)首臺繆子實驗終端和高能質(zhì)子實驗終端。

　　所謂“中子譜儀”，可以看作是依托散裂中子源建設(shè)、面向不同學(xué)科和研究領(lǐng)域的實驗平臺。二期新建成的中子譜儀和實驗終端，將應(yīng)用于稀土功能材料設(shè)計研發(fā)、拓?fù)浜统瑢?dǎo)材料研發(fā)、鋰離子電池和儲氫電池研發(fā)、深?？扇急晚搸r油的開采存儲、癌癥和病毒藥物研發(fā)、催化研究等，涵蓋量子信息、生物醫(yī)藥、航空航天、集成電路、新能源、新材料等領(lǐng)域?！?0臺中子譜儀，每一臺都可以是面向不同領(lǐng)域不同產(chǎn)業(yè)的‘顯微鏡’。”王生說。

　　此外，打靶束流功率是衡量散裂中子源性能的重要指標(biāo)。中國散裂中子源二期工程計劃將加速器打靶束流功率，從一期的100千瓦設(shè)計指標(biāo)提高到500千瓦。功率提升后，中國散裂中子源中子散射應(yīng)用的覆蓋范圍和能力將達到國際先進水平。“屆時，中國散裂中子源的研究能力將基本覆蓋中子散射所有應(yīng)用領(lǐng)域?！蓖跎f。

　　在關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研方面取得重要進展

　　“中國散裂中子源運行5年多來，供束時間、供束效率和同期成果產(chǎn)出均達到世界同類裝置領(lǐng)先水平。隨著中國散裂中子源二期工程啟動建設(shè)，裝置的研究能力將大幅提升，研究領(lǐng)域?qū)⑦M一步拓展，實驗精度和效率將顯著提高，也必將為推動高質(zhì)量發(fā)展注入新的動力之源?！敝袊茖W(xué)院高能物理研究所所長王貽芳表示。

　　作為粵港澳大灣區(qū)首個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，其研發(fā)建設(shè)本身，離不開雄厚的科研實力和制造能力，這在中國散裂中子源建設(shè)中已得到驗證。目前，中國散裂中子源二期工程已經(jīng)在關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研方面取得重要進展，國內(nèi)首臺高功率高梯度磁合金加載腔已正式投入運行，P波段大功率速調(diào)管順利通過驗收。此外，中子探測器、中子導(dǎo)管、中子極化器的研制也取得了突破，為二期工程的成功建設(shè)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　“二期工程作為升級工程，完成工程建設(shè)任務(wù)的同時，要保證散裂中子源正常開放運行不受大的影響?！蓖跎硎?，在近6年的建設(shè)過程中，因工程建設(shè)需要的額外停機時間將不超過6個月，并在工程建設(shè)中不斷提高束流功率，增加開放的譜儀數(shù)量，促進更多高質(zhì)量研究成果產(chǎn)出。

　　《 人民日報 》（ 2024年04月01日 11 版）

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