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【国家大科学工程】中国散裂中子源主体工程完工

央视新闻客户端 央视新闻客户端 2017年09月01日 18:33 A-A+ 二维码
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国家大科学工程——“中国散裂中子源”近日首次打靶成功,获得中子束流。这标志着散裂中子源主体工程顺利完工,进入试运行阶段。“中国散裂中子源”是迄今为止我国单项投资规模最大的国家重大科技基础设施,它的建成将为我国材料科学、化学、物理学、新能源等学科领域提供一个世界级、功能强大的科研平台。

8月28日上午,中国散裂中子源靶站谱仪控制室传来一阵掌声,从加速器引出的质子束流打向金属钨靶后,我国科研人员第一次测量到了从两个不同慢化器输出的中子能谱,顺利获得中子束流,中国散裂中子源首次打靶成功。

中科院高能物理所副所长 东莞分部主任 陈延伟:大家都很激动很高兴。这就意味着工程从设计、安装、制造、调试是成功的,我们也进入了试运行的阶段。明年春天,我们将全面对国内外用户开放,届时,我们将成为继美国、英国、日本后第四个拥有脉冲式散裂中子源的国家。

如果将我们要研究的物体比作一个结构未知的网,中子就仿佛向这个网抛出的很多弹珠,有的弹珠会穿过这个网的孔,有的则和网线碰撞后,飞向不同的方向。科学家如果把所有弹珠的轨迹都能测量清楚,加以计算,就可以反推出这个网的结构。通过测量散射出来的中子能量和动量的变化,人们可以研究物质的结构和运动规律。

​中国散裂中子源工程总指挥 陈和生:这个中子散射可以说是一个特殊的显微镜,我们一般的显微镜利用的是光线,电子显微镜用的是电子,而我们这个是用中子来做成的一个显微镜,它是利用中子的特点,可以对物质的结构进行特殊的研究。

【中国散裂中子源主体工程完工】质子束流最快相当于1秒绕地球7圈

从2001年提出设想,到十年调研筹备,再到2011年正式开工,“中国散裂中子源”工程历时十七年,由于其对项目的高难度要求,迄今为止,仅有美英日三个国家拥有这一设备。那么,散裂中子源释放的质子束流究竟有多快、有多精细呢?

中国散裂中子源观测对象的尺度能达到分子和原子层级,作为大科学装置,它是各种高精尖设备组成的复杂整体,既有技术难关、也有工程难关。它由一台80兆电子伏特的负氢离子直线加速器,一台16亿电子伏特的快循环质子同步加速器,一个靶站,以及一期3台供科学家实验用的中子谱仪组成。其中,直线加速器隧道长240米,快循环加速器周长228米,有半个足球场那么大。负氢离子束经过直线加速器的聚焦和加速,通过剥离作用变成质子,注入到同步加速器中,质子束流在同步加速器中不断被加速,最快时达到0.9倍光速。相当于一秒钟可以绕着地球转7圈,最后高能量的质子数轰击钨靶,从而发生散裂反应。

【中国散裂中子源主体工程完工】散裂中子源:探秘微观世界的眼睛

作为全球第四个散裂中子源大科学装置,未来,它将面向全世界科学家开放。散裂中子源对于我们的生活,有怎样的影响和改变呢?

​X射线能“拍摄”人体的医学影像。而在材料学、生命科学等领域,科学家们一直希望有一种高亮度的“中子源”,能像X射线一样拍摄材料的微观结构。在科学家眼中,散裂中子源就是一台这样的超级显微镜,通过和样品发生相互作用,研究样品的“DNA”,即晶体材料、聚合物等微观结构。

中国散裂中子源工程总指挥 陈和生:比如说航空发动机,现在的瓶颈之一就是它的轮盘在加工过程当中的残余应力,这种残余应力是影响到飞机的发动机的性能和寿命的关键因素,那么这个测量只能够通过散裂中子源来研究。

不仅如此,散裂中子源,在材料科学技术、生命科学、物理、化学化工、资源环境、新能源等诸多领域具有广泛的应用前景,将为我国产生高水平的科研成果提供有力支撑。


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