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近日，央視新聞報(bào)道了中國(guó)散裂中子源的運(yùn)行情況，這個(gè)大型科學(xué)裝置于2018年建成，目前已有四臺(tái)投入正式運(yùn)行?？蒲腥藛T正在調(diào)試的這臺(tái)譜儀設(shè)備，將應(yīng)用于航空航天、高鐵等大型高端部件的殘余應(yīng)力可靠性的檢測(cè)。

由于中子不帶電，穿透性強(qiáng)，可研究高溫、高壓、極低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)等極端條件下的物質(zhì)特性，在研究高端軸承等大型部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和應(yīng)力方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

什么是散裂中子源?

所謂散裂中子源，就是一個(gè)用“中子”來(lái)了解微觀世界的工具。中子不帶電且對(duì)某些原子核非常敏感的特性，讓它能夠“拍攝”到材料的微觀結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此成了科學(xué)家探測(cè)各種物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“探針”。

科學(xué)家可以利用散裂中子源來(lái)研究大型金屬部件的殘余應(yīng)力，這對(duì)提高高鐵關(guān)鍵部件和航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件的性能，以及核電站部件的服役性能十分重要。此外，可燃冰、磁性材料的研究，以及化學(xué)反應(yīng)催化劑的原位研究等，都可以使用散裂中子源。

運(yùn)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)高端軸承要想通過(guò)鑒定投入使用，就需要測(cè)量它的殘余應(yīng)力并提升加工工藝，這是散裂中子源的重要任務(wù)之一。

中國(guó)散裂中子源正式運(yùn)行以來(lái)，加速器質(zhì)子束流打靶功率達(dá)100千瓦，提前一年半達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。目前已服務(wù)全球2600多位用戶，完成課題超過(guò)500項(xiàng)，包括新型鋰離子電池材料結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)能電池、芯片中子單粒子效應(yīng)等，同時(shí)也開(kāi)展了航空材料、可燃冰、頁(yè)巖氣和催化劑等領(lǐng)域的前期研究。

中國(guó)散裂中子源于2011年9月開(kāi)工建設(shè)，工期6.5年，是由中國(guó)科學(xué)院與廣東省共同建設(shè)的大科學(xué)裝置。中國(guó)散裂中子源裝置內(nèi)容包括一臺(tái)8千萬(wàn)電子伏特負(fù)氫離子直線加速器、一臺(tái)16億電子伏特快循環(huán)同步加速器、一個(gè)靶站，以及三臺(tái)供科學(xué)實(shí)驗(yàn)用的中子散射譜儀。

當(dāng)前，全球共建成4個(gè)散裂中子源裝置，其余3個(gè)分別為英國(guó)散裂中子源(ISIS)、美國(guó)散裂中子源(SNS)和日本散裂中子源(J-PARC)。

中國(guó)散裂中子源通過(guò)自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，在加速器、靶站、譜儀方面取得一系列重大技術(shù)成果，顯著提升了我國(guó)在磁鐵、電源、探測(cè)器及電子學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，使我國(guó)在強(qiáng)流質(zhì)子加速器和中子散射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大跨越。

目前，中國(guó)散裂中子源正準(zhǔn)備進(jìn)行二期工程建設(shè)，未來(lái)譜儀數(shù)量將擴(kuò)建到20臺(tái)左右，打靶功率將從100千瓦提升到500千瓦，意味著在同樣實(shí)驗(yàn)精度下，數(shù)據(jù)采集時(shí)間是原來(lái)的1/5，而且可以研究更小的樣品，觀察更快的過(guò)程，為前沿科學(xué)研究、國(guó)家重大需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更先進(jìn)的研究平臺(tái)。