【中青在线】又一大科学工程主体完工:中国散裂中子源首次打靶成功!

  

中国散裂中子源园区鸟瞰图,中科院高能物理所供图。

  

中国散裂中子源环大厅鸟瞰图,中科院高能物理所供图。  

中国散裂中子源靶心全貌,中科院高能物理所供图。

  中国科学院院士、国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)工程总指挥陈和生9月1日在广东东莞宣布,四天前即8月28日,中国散裂中子源首次打靶成功,获得中子束流——这是该工程建设的重大里程碑,标志着中国散裂中子源主体工程顺利完工,进入试运行阶段。

  中国散裂中子源是国家“十一五”期间立项、“十二五”期间重点建设的重大科技基础设施,由中国科学院和广东省共同建设,法人单位为中国科学院高能物理研究所,共建单位为中国科学院物理研究所。该工程于2011年10月奠基,预计总投资为23亿元人民币,其中国家批复投资18.8亿元。

  在中国科学院9月1日举行的集体采访会上,陈和生向包括中国青年报·中青在线记者在内的来访媒体展示了一张照片,照片上的时间定格在2017年8月28日上午,这是中国散裂中子源首次打靶成功后,工程经理部成员和相关系统人员的集体合影。陈和生说,首次获得中子束流的目标原定于今年秋天,如今提前实现,且调试进度大大超过国际上其他散裂中子源调试过程,这样历史性的一刻值得共同见证。

  他清晰地记得,8月28日上午10时,在中国散裂中子源靶站谱仪控制室,科研人员紧张待命,作质子束流打靶前的最后准备。在他发出指令后,从加速器引出的质子束流首次打向金属钨靶。10时56分许,科研人员在靶站6号和20号中子束线,分别测量到从两个不同慢化器输出的中子能谱,这意味着,散裂中子源顺利获得中子束流。

  所谓散裂中子源,通俗的说就是一个用中子来了解微观世界的工具,也因此被形象地称作“超级显微镜”。当然,中国散裂中子源并非国内唯一能产生中子的装置,我国还有两个反应堆中子源装置——中国先进研究堆和中国绵阳研究堆,它们可以提供连续中子束。所不同的是,中国散裂中子源是我国唯一能通过加速器打靶产生中子的装置。

  目前,全球正在运行的脉冲式散裂中子源主要有英国散裂中子源、美国散裂中子源和日本散裂中子源。建成后的中国散裂中子源,将成为世界第四台脉冲式散裂中子源。

  按照陈和生的说法,这样一个大科学工程,不仅可以在材料科学、生命科学、物理等基础研究领域提供“有力支撑”,还有“接地气”的一面,相关领域可借此平台攻克国家可持续性发展和国家安全战略需求的一些瓶颈问题。

  他举了一个例子:1998年6月,德国一辆城际快车意外出轨,事故元凶竟然是老化的车轮。车轮在英国散裂中子源上检测,发现其中的内部裂痕。

  陈和生说,事实上,无论是高铁的轮轨,还是飞机的涡轮、机翼里面都有应力,它决定了高铁和飞机使用寿命和安全性。但是,这个应力看不到、摸不着,对它的研究成了避免类似灾难发生的关键。如今,科学家已经可以在散裂中子源上,测量研究轮轨和机翼的剩余应力,优化机械加工工艺,使高铁和飞机变得更安全舒适。

  他还记得,2001年2月,我国科学家第一次在香山会议上提出建设该工程的设想。从2006年起,中国科学院支持了相关关键技术的预研,攻克了诸多技术难题。加速器、靶站和谱仪工艺设备的批量生产在全国近百家合作单位完成,设备国产化率达到96%以上。

  按照工程规划,整个装置建在13米到18米的地下,其主要建设内容包括1台8千万电子伏特的负氢离子直线加速器、1台16亿电子伏特的快循环质子同步加速器、2条束流运输线、1个靶站、首批建设的3台谱仪及相应的配套设施和土建工程。

  当天,陈和生还透露,预计2018年春,中国散裂中子源将按计划全部完工,正式对国内外用户开放。未来,散裂中子源还将向国家申请二期工程建设,届时将新建谱仪,并将功率从100千瓦升级到500千瓦。