新華鮮報 | “超級顯微鏡”上新！中國散裂中子源二期工程啟動建設(shè)

探索科學(xué)前沿，如何擁有透視物質(zhì)材料微觀結(jié)構(gòu)的超級“慧眼”？答案就藏在廣東省東莞市松山湖科學(xué)城一片依山而建的建筑群里。

這里是世界第四臺、我國第一臺脈沖型散裂中子源——中國散裂中子源的所在地。在一期工程運行5年多的基礎(chǔ)上，3月30日，中國散裂中子源二期工程啟動建設(shè)，將為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。

聽起來有點“不明覺厲”？簡單來說，散裂中子源的原理就是首先想辦法產(chǎn)生大量中子，再把中子作為探針，研究物質(zhì)材料的微觀結(jié)構(gòu)。這樣的一臺“超級顯微鏡”，它的作用主要是服務(wù)于各個領(lǐng)域的前沿研究。

來自中國科學(xué)院的數(shù)據(jù)顯示，一期工程至今，中國散裂中子源已完成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，不少來自國外。

中國散裂中子源對于解決國家重大戰(zhàn)略需求和前沿科學(xué)諸多領(lǐng)域的關(guān)鍵問題有著重要意義，目前已在航空航天關(guān)鍵部件、鋰離子電池、稀土磁性、新型高溫超導(dǎo)等重點領(lǐng)域取得了一批科技創(chuàng)新成果。

從航空關(guān)鍵部件的金屬疲勞到高鐵車輪的壽命長短，從電動汽車的電池性能到高溫超導(dǎo)材料的自旋漲落，過去5年，依托散裂中子源，科研人員在能源、物理、材料、工程等多個前沿交叉領(lǐng)域取得了一系列重要科技創(chuàng)新成果，悄悄地改變了人們的生活。

就連治療癌癥的新手段——硼中子俘獲治療裝置（BNCT），也是散裂中子源在醫(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)移轉(zhuǎn)化而來。該裝置目前已經(jīng)在東莞市人民醫(yī)院部署，今年將開展臨床研究。

“超級顯微鏡”不斷擴(kuò)容，二期工程有哪些提升值得期待？

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，二期工程建設(shè)周期預(yù)計5年9個月，主要有兩個重點方向：一方面是建設(shè)11臺中子譜儀和實驗終端，二期工程建成后中子譜儀總數(shù)將達(dá)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；另一方面是提升裝置的核心性能指標(biāo)——加速器打靶束流功率，設(shè)計功率將從一期工程的100千瓦提高到500千瓦。

“二期工程建成后，散裂中子源在同等時間內(nèi)將產(chǎn)生更多中子，不僅能夠有效縮短實驗時間，還能使實驗分辨率更高，測量更小的樣品，捕捉更快的運動過程，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。”王生說。

龐大、精密的科研設(shè)施，離不開我國雄厚的科研實力和制造能力。沒有一定水平的工業(yè)技術(shù)，沒有堅實的工業(yè)基礎(chǔ)，很難建設(shè)這樣的大裝置。

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(jìn)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。

從一開始解決“有沒有”的問題，到現(xiàn)在直面“好不好”，一批“大國重器”正瞄準(zhǔn)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的國際先進(jìn)水平提升性能，為加快培育新質(zhì)生產(chǎn)力提供不竭動力。