中國散裂中子源項目效果圖 資料圖片

英國散裂中子源 網絡圖片

　　羊城晚報記者 鄧窕玲

　　中國迄今最大的國家重大科技基礎設施“中國散裂中子源”（Chinese Spallation Neutron Source，簡稱CSNS），已在東莞動工建設。該項目建成後，CSNS將成為發展中國家擁有的第一座散裂中子源，也將躋身世界第四大脈衝散裂中子源，從而大幅提升中國材料、生命、納米等學科前沿基礎研究和高技術的水平，縮短中國與世界前沿的差距。羊城晚報記者為你揭開散裂中子源的面紗。

　　CSNS是什麼

　　像一台“超級顯微鏡”

　　散裂中子源是什麼？首先，“散裂”是當一個高能質子轟擊重原子核時，一些中子被轟擊出來的過程，如同一個壘球用力投到裝滿球的筐中，有一些球會立刻蹦出來，而更多的球則會彈跳並翻出筐外一樣。

　　其次，中子是組成物質的基本粒子之一，它和X射線一樣，都是人類探索物質微觀結構的有力手段。然而在物理和生物材料領域，科學家們希望有一種強亮度的中子源，能像X射線一樣拍攝到材料的微觀結構，探索原子和分子的運動規律，就像我們希望能夠在黑暗中有一盞明燈，照亮閱讀中的書籍那樣。

　　這時，散裂中子源就産生了，它是用來自大型加速器的高能質子轟擊重金屬靶，引起金屬原子的散裂反應，釋放出大量的中子。這些中子形成非常強的中子束流，中子慢化後與樣品發生散射，最後由中子散射譜儀接收。科學家們就根據這些中子散射的數據分析出被觀測物體的微觀特徵，供科學和工業研究用。通俗一點來説，散裂中子源就像一台“超級顯微鏡”一樣，可以研究ＤＮＡ、結晶材料、聚合物等物微觀結構。

　　中國走在美日歐後

　　近年來，美、日、歐等發達國家把建設高性能散裂中子源作為提高科技創新能力的重要舉措，並大力發展散裂中子源項目。美國的散裂中子源SNS，總投資14億美元、設計束流功率為1.4兆瓦。SNS經過7年建設于2006年4月28日産生出第一束中子，其升級工程同時啟動。日本總投資約18億美元的散裂中子源J-PARC正在建設中，建設週期約8年。其快循環同步加速器將提供1兆瓦的質子束流用於驅動散裂中子源。英國已成功運行20餘年的散裂中子源ISIS，正在升級改造其質子加速器（投資約3億美元），並建設ISIS的第二靶站。亞洲鄰國韓國和印度，也正在積極籌建束流功率為百千瓦量級的散裂中子源：PEFP和ISNS。

　　目前，中國雖然在北京、安徽合肥、台灣新竹和上海（在建）擁有4座高亮度高性能的X射線源，卻尚不具備高性能脈衝中子源。因而，中國建造一座高性能的脈衝中子源勢在必行。

　　發展中國家第一台

　　CSNS是國家“十一五”期間重點建設的大科學裝置，該項目由中科院和廣東省共同建設，選址于東莞市大朗鎮，規劃用地1000畝，將於2017年前後建成。該項目預計總投資為22億元人民幣，其中，國家投資17億，廣東省配套投資5億元，並提供430畝裝置用地及“七通一平”條件。

　　CSNS的設置建設包括：1台束流動能為80兆電子伏特的負氫離子直線加速器、1台束流動能為1600兆電子伏特的快循環質子同步加速器、2條束流輸運線、1個靶站、3台譜儀及相應配套設施和土建工程。束流功率為100千瓦、脈衝重復頻率25赫茲的CSNS脈衝中子通量設計指標超過目前世界上正在運行的所有散裂中子源。

　　建成後，CSNS將成為發展中國家的第一台散裂中子源，和世界上正在運行的美國、英國、日本的散裂中子源，一起構成世界四大脈衝散裂中子源。