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　　中國(guó)散裂中子源快循環(huán)同步加速器。

　　中國(guó)散裂中子源航拍。

　　以上圖片均為中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所提供

　　核心閱讀

　　3月30日，中國(guó)散裂中子源迎來(lái)又一重要時(shí)刻——二期工程啟動(dòng)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(shí)驗(yàn)精度和效率將顯著提高，能夠?yàn)樘剿骺茖W(xué)前沿、解決國(guó)家重大需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵問(wèn)題提供更加堅(jiān)實(shí)的支撐。

　　在一期工程運(yùn)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(guó)散裂中子源二期工程啟動(dòng)建設(shè)。這是世界第四臺(tái)、我國(guó)第一臺(tái)脈沖型散裂中子源。

　　散裂中子源被稱為“超級(jí)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(lái)，這座依山而建的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，已向中外科學(xué)家完成11輪開(kāi)放，每年運(yùn)行時(shí)間超過(guò)5000小時(shí)，開(kāi)放時(shí)長(zhǎng)和效率都處于國(guó)際同類裝置的領(lǐng)先水平。目前，注冊(cè)用戶超過(guò)6000人，已完成1500多項(xiàng)課題。二期工程啟動(dòng)建設(shè)后，將帶來(lái)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(shí)，鋰離子電池、高強(qiáng)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(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)散裂中子源工程指揮部總指揮陳和生的話說(shuō)，散裂中子源就像一種“超級(jí)顯微鏡”，通過(guò)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(guó)散裂中子源以提供機(jī)時(shí)的方式向中外研究機(jī)構(gòu)和科學(xué)家開(kāi)放，一經(jīng)投入運(yùn)行，用戶便迅速增加，機(jī)時(shí)供不應(yīng)求。已完成的1500余項(xiàng)用戶實(shí)驗(yàn)課題，涵蓋能源、物理、材料、工程等多個(gè)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(cè)、鋰離子電池、太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)、稀土磁性、新型高溫超導(dǎo)、功能薄膜、高強(qiáng)合金、芯片單粒子效應(yīng)等重點(diǎn)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(dòng)汽車的電池性能到高溫超導(dǎo)材料的自旋漲落……5年多來(lái)，依托散裂中子源取得的研究成果，既直面國(guó)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(xiàng)目，由散裂中子源建設(shè)過(guò)程中積累的技術(shù)轉(zhuǎn)化而來(lái)。該裝置目前已經(jīng)在東莞市人民醫(yī)院部署，即將開(kāi)展臨床研究。

　　二期工程將建設(shè)11臺(tái)中子譜儀和實(shí)驗(yàn)終端

　　正是由于散裂中子源豐碩的成果產(chǎn)出和強(qiáng)烈的用戶需求，二期工程得以快速立項(xiàng)并啟動(dòng)建設(shè)。據(jù)中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所副所長(zhǎng)、中國(guó)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(jì)概算于2024年1月9日獲國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)，建設(shè)周期為5年9個(gè)月。建成后，裝置在同等時(shí)間內(nèi)能產(chǎn)生更多中子，不僅能有效縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，還能使實(shí)驗(yàn)分辨率更高，能夠測(cè)量更小的樣品、捕捉更快的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

　　二期工程將建設(shè)11臺(tái)中子譜儀和實(shí)驗(yàn)終端，建成后中子譜儀總數(shù)將增加到20臺(tái)，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(guó)內(nèi)首臺(tái)繆子實(shí)驗(yàn)終端和高能質(zhì)子實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)。二期新建成的中子譜儀和實(shí)驗(yàn)終端，將應(yīng)用于稀土功能材料設(shè)計(jì)研發(fā)、拓?fù)浜统瑢?dǎo)材料研發(fā)、鋰離子電池和儲(chǔ)氫電池研發(fā)、深海可燃冰和頁(yè)巖油的開(kāi)采存儲(chǔ)、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(tái)中子譜儀，每一臺(tái)都可以是面向不同領(lǐng)域不同產(chǎn)業(yè)的‘顯微鏡’。”王生說(shuō)。

　　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(guó)散裂中子源二期工程計(jì)劃將加速器打靶束流功率，從一期的100千瓦設(shè)計(jì)指標(biāo)提高到500千瓦。功率提升后，中國(guó)散裂中子源中子散射應(yīng)用的覆蓋范圍和能力將達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平?！皩脮r(shí)，中國(guó)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(shuō)。

　　在關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研方面取得重要進(jìn)展

　　“中國(guó)散裂中子源運(yùn)行5年多來(lái)，供束時(shí)間、供束效率和同期成果產(chǎn)出均達(dá)到世界同類裝置領(lǐng)先水平。隨著中國(guó)散裂中子源二期工程啟動(dòng)建設(shè)，裝置的研究能力將大幅提升，研究領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步拓展，實(shí)驗(yàn)精度和效率將顯著提高，也必將為推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展注入新的動(dòng)力之源?！敝袊?guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳表示。

　　作為粵港澳大灣區(qū)首個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，其研發(fā)建設(shè)本身，離不開(kāi)雄厚的科研實(shí)力和制造能力，這在中國(guó)散裂中子源建設(shè)中已得到驗(yàn)證。目前，中國(guó)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(jìn)展，國(guó)內(nèi)首臺(tái)高功率高梯度磁合金加載腔已正式投入運(yùn)行，P波段大功率速調(diào)管順利通過(guò)驗(yàn)收。此外，中子探測(cè)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(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

　　“二期工程作為升級(jí)工程，完成工程建設(shè)任務(wù)的同時(shí)，要保證散裂中子源正常開(kāi)放運(yùn)行不受大的影響?！蓖跎硎荆诮?年的建設(shè)過(guò)程中，因工程建設(shè)需要的額外停機(jī)時(shí)間將不超過(guò)6個(gè)月，并在工程建設(shè)中不斷提高束流功率，增加開(kāi)放的譜儀數(shù)量，促進(jìn)更多高質(zhì)量研究成果產(chǎn)出。

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