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【北京日报】中国散裂中子源:“大国重器”改变创新格局
2018-05-29|文章来源:北京日报 颉亚珍 |【
 

  5月19日,“大国重器”中国散裂中子源首次免费向公众开放。“虽然看不懂这么高精尖的大科学装置,但也一定要来参观,毕竟全球只有四台。”不少参观者如是说。

  位于广东东莞大朗镇的中国散裂中子源是我国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源,填补了国内脉冲中子应用领域的空白,建成后将为我国产生高水平的科研成果提供有力支撑,并为解决国家可持续发展和国家安全战略需求的许多瓶颈问题提供先进平台,成为未来改变珠三角乃至我国在全球创新格局地位的重要平台。

  设备国产化率超过90%

  中国散裂中子源于2011年9月5日正式开工,总投资约23亿元,由中国科学院和广东省人民政府共同建设,法人单位为中科院高能物理研究所。2017年8月,散裂中子源首次打靶成功并获得中子束流。2017年11月达到打靶束流功率的验收指标。2018年3月25日,散裂中子源通过工艺鉴定和工艺验收。

  中科院高能物理研究所副所长、东莞分部主任陈延伟介绍:“建设这个大科学装置技术非常复杂,技术人员通过自主创新和集成创新,在加速器、靶站、谱仪方面取得了一系列重大技术成果,设备国产化率超过90%。而且,鉴定验收组评价其很多性能优于国家发改委批复的验收指标,调试速度快于国外的散裂中子源,靶站最高中子效率达到国际先进水平。”

  陈延伟解释,散裂中子源就像“超级显微镜”,是研究物质微观结构的理想探针,观测对象的尺度能达到分子和原子层级。在材料科学和技术、生命科学、物理学等诸多领域具有广泛应用前景。可燃冰、磁性材料的研究,化学反应催化剂的原位研究等都必须使用散裂中子源。比如“空中巨无霸”空客A380机翼的铆接工艺,就是通过散裂中子源上试验不同的铆接方法,得到最优化的工艺。1998年德国高铁事故,科学家利用中子散射对车轮进行研究,最终找到了解决方案。

  首篇实验成果文章已发表

  中国散裂中子源是各种高精尖设备组成的复杂整体,包括一台直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站,以及一期三台供科学家实验用的中子谱仪。工作原理是将质子加速到16亿电子伏特,速度相当于0.9倍光速,把质子束当成“子弹”,去轰击原子系数很高的重金属靶,金属靶的原子核被撞击产生中子,射向样品,科学家通过围绕样品的谱仪“收集”被散射的中子,获得样品物质结构的信息。

  今年4月17日,中国散裂中子源第一篇用户实验科学成果文章在纳米能源领域权威期刊《Nano Energy》发表,该研究在锂离子电池正极材料结构特性和形成机理方面取得重要进展。中国散裂中子源通过工艺鉴定和验收后,迅速获得高水平的物理成果,充分表明中国散裂中子源已经成为我国中子散射研究和应用最先进的平台,具有十分重要的意义。

  “我们共规划了20台中子谱仪,后续17台通过国家投资和合作方式建设。我们还将向国家申请二期工程建设,包括新建谱仪和功率从100千瓦升级到500千瓦,从而大幅提升中子散射谱仪的性能和研究能力。”高能所东莞分部中子科学部主任王芳卫说。

  集聚高端要素规划中子科学城

  据介绍,中国散裂中子源之所以落地东莞大朗,既是因为这里地质结构稳定,也是为了优化我国大科学装置的布局,将中科院雄厚的科研实力与珠三角地区强劲的经济实力相结合,从而对后者的科技创新和产业升级产生推动。

  目前,散裂中子源已经带动国内特别是大珠三角地区的中子散射科技和工业应用的迅速发展。去年8月,中科院高能物理研究所与东阳光集团签署了硼中子俘获治疗项目合作协议。利用中子射线照射治疗肿瘤,不仅能够有效杀死癌细胞而不损伤周边组织,而且安全性高、定位精确、价格相对低廉,有望在未来5年内开启全国治疗肿瘤疾病的新时代,标志着中国散裂中子源科技成果转化迈出了第一步。

  依托散裂中子源,东莞市正规划建设总面积约53.3平方公里的中子科学城,打造国内领先、世界闻名的国家综合性科技创新中心及面向全国全球的创新驱动发展新高地。目前,该区域已集聚了一批高端创新要素,除了中国散裂中子源和华为终端总部,还包括中集智谷等一批科研创新机构和国际化企业。

  (原载于:《北京日报》2018年05月28日09版,http://bjrb.bjd.com.cn/html/2018-05/28/content_251329.htm )

  


 
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