中國散裂中子源：“超級顯微鏡”看清材料微觀結構

“十三五”成就巡禮

本報記者 龍躍梅

在廣東東莞，中國散裂中子源是一大“明星”，正吸引着一大批科研人員慕名而來。

中科院院士、中國散裂中子源工程指揮部總指揮陳和生曾預言，“若干年後，在松山湖畔，偶遇世界級的科學家將不會是意外。”

如今，這樣的預言逐漸變成現實。

“十三五”時期，中國散裂中子源建成，填補了國內脈衝中子應用領域的空白，使得我國成為全世界第四個擁有脈衝式散裂中子源的國家。

“通過自主創新和集成創新，我國在強流質子加速器、靶站、中子散射技術等領域取得了重大跨越式進展，設備國產化率超過90%。”陳和生説。

綜合性能達到國際先進水平

中國散裂中子源是國家重大科技基礎設施，是國際前沿的高科技多學科應用大型研究平台。該裝置由中科院和廣東省共同建造，中科院高能物理研究所為項目法人，中科院物理研究所參建。

對中國散裂中子源來説，2018年8月23日是個難忘的日子。當天，中國散裂中子源通過國家驗收，正式投入運行。

驗收委員會專家認為，中國散裂中子源的各項指標均達到或優於批覆的驗收指標。裝置整體設計先進，研製設備質量精良，靶站最高中子效率和3台譜儀綜合性能達到國際先進水平。

建成散裂中子源，將會在哪些領域發揮出作用？記者得知，中國散裂中子源在加速器、靶站、譜儀方面取得了一系列重大技術成果，顯著提升了我國在磁鐵、電源、探測器及電子學等領域相關產業的技術水平和自主創新能力，使我國在強流質子加速器和中子散射領域實現了重大跨越。

“中國散裂中子源就像‘超級顯微鏡’，是研究物質材料微觀結構的理想探針。”陳和生説。

提前一年半達到100千瓦設計指標

驗收通過，並沒有讓中國散裂中子源科研人員放慢腳步，而是有了更大的幹勁。

根據國際同類裝置的調試運行經驗，中國散裂中子源最初考慮在項目驗收之後3年內，即至2021年8月束流功率達到100千瓦設計指標。

但是，鉚足勁的科研人員一心想着通過努力，把時間往前趕。

2018年9月，運行束流功率為20千瓦；2019年1月，提高到50千瓦；2019年10月，提高到80千瓦。

2020年春節假期後，在做好疫情防控的條件下，中科院高能所東莞分部加速器調束人員克服困難，於2月3日開始了最新一輪的束流調試工作。

2月28日，打靶束流功率達到100千瓦的設計指標，並開始100千瓦穩定供束運行，達到設計指標時間比原計劃提前一年半。

“沿途下蛋”產出一批重要科研成果

建起來了，還要用好。

中國散裂中子源面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求，產出了一批重要科研成果。

中科院高能物理研究所副所長陳延偉介紹，在中國散裂中子源已完成的四輪運行中，註冊用户超1500人，4台譜儀共完成超200多項用户課題，並且已在《科學》《自然·通訊》等期刊發表文章50多篇，為部分國家重大需求和產業界需求提供技術支撐。

中國散裂中子源不斷“沿途下蛋”。

今年8月，中科院高能所東莞分部成功研製我國首台自主研發加速器硼中子俘獲治療（簡稱BNCT）實驗裝置。BNCT裝置是利用中國散裂中子源相關技術催生的首個產業化項目。該裝置的成功研製，為我國醫用BNCT治療裝置整機國產化和產業化奠定了技術基礎，將為我國腫瘤治療帶來技術性革新。

“這也充分證明，大科學裝置在基礎研究和應用研究之外，其設計和建造將大力促進相關產業發展和技術革新。”中國散裂中子源工程副經理傅世年説。

目前中國散裂中子源正在建設合作譜儀，並向國家申請二期建設，以更好地滿足國家發展戰略和國際前沿研究對中子散射研究和應用的迫切需求。