我国在微观物质研究领域取得重大突破,据媒体报道,建在东莞的中国散裂中子源日前按期、高质量竣工,并通过了中科院验收。
散裂中子源被喻为“超级显微镜”,总投资23亿,它是*四台脉冲型散裂中子源,*脉冲中子应用领域的。报道指出,其核心技术是将质子加速到0.9倍光速,这其中,功率源设备是关键,而终的成果是,整体国产化率超过90%。
今后,“超级显微镜”将为材料科学、生命科学、凝聚态物理和化学服务。
当一个中等能量的质子打到重核(钨、汞等元素)之后会导致重核的不稳定而“蒸发”出20-30个中子,这样重核“裂开”并向各个方向“发散”出相当多的中子,大大提高了中子的产生效率,按这种原理工作的装置称为散裂中子源。
中国迄今单项投资规模大的国家重大科技基础设施——中国散裂中子源(CSNS)将在2018年迎来验收,目前该装置3台谱仪的*实验计划对外公布,实验覆盖若干前沿交叉和高科技研发领域 。
散裂中子源与反应堆中子源相比有以下优点:
1、它和脉冲时间飞行技术结合后,能使用脉冲散裂中子源产生的中子脉冲里的全部中子,并有的能量分辨率。从而使谱仪的样品处的中子通量和核反应堆相比提高了100倍以上。比如英国ISIS脉冲中子源的粉末衍射仪GEM,只需1毫克的样品就能测出衍射谱。美国在建的MW级SNS脉冲散裂中子源的工程材料衍射仪,只用1/10秒就能测出衍射谱。比核反应堆的相应衍射仪快几百倍。
2、脉冲技术给出高分辨率和低本底。脉冲中子源的谱仪具有高的能量分辨率(d/dd=0.04% 和0.1mev)。脉冲当中含不同波长的超热、热和冷中子,因此谱仪的频宽大,和核反应堆的谱仪比较,能将能量转移范围扩大5-10倍。
3、脉冲中子源不用核燃料,不产生核废物,不污染环境。停电就不再产生质子、中子,安全。
4、建造费和运行费较低。散裂脉冲中子源的配套工程较少(不需要核反应堆*的庞大的冷却水系统,核废料的贮存转运空间,和复杂的多层次核反应安全保护系统)。特别要提到的是慢化中子用的慢化器的制冷功率仅二、三百瓦,比核反应堆用的小十倍,制冷系统的投资和运行费用也大致小十倍,大大降低散热和致冷的投资。
目前世界上开放的中子源约有20个左右,但是现役脉冲式散裂中子源仅有3个,即美国、日本和英国散裂中子源。 2017年8月28日10点56分18秒,中国散裂中子源成功产生出*束中子,标志着*四大脉冲式散裂中子源——中国散裂中子源顺利完成初步建设,中国人从此拥有了属于自己的散裂中子源。
未来数年里,欧美一些早期建设的反应堆中子源将会陆续退役关闭,新建设的中国散裂中子源和欧洲散裂中子源,将逐渐成为中子散射研究的中心。
中国散裂中子源项目从立项到初步建成,耗费了八九年,项目预计总投资23亿元人民币,是名副其实的大科学工程。 目前散裂中子源一期谱仪配备了粉末衍射谱仪、小角散射谱仪和应力谱仪等三台用户量多的谱仪。接下来,在中国科学家集体努力推动下,中国散裂中子源还将不断建设新的谱仪,为推动中子散射研究在中国的发展添上一把火!
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