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中国首座散裂中子源开建 辐射控制在安全范围(图)

归档日期:07-24       文本归类:放射性衰变      文章编辑:爱尚语录

  中国迄今最大的国家重大科技基础设施“中国散裂中子源”(Chinese Spallation Neutron Source,简称CSNS),已在东莞动工建设。该项目建成后,CSNS将成为发展中国家拥有的第一座散裂中子源,也将跻身世界第四大脉冲散裂中子源,从而大幅提升中国材料、生命、纳米等学科前沿基础研究和高技术的水平,缩短中国与世界前沿的差距。羊城晚报记者为你揭开散裂中子源的面纱。

  散裂中子源是什么?首先,“散裂”是当一个高能质子轰击重原子核时,一些中子被轰击出来的过程,如同一个垒球用力投到装满球的筐中,有一些球会立刻蹦出来,而更多的球则会弹跳并翻出筐外一样。

  其次,中子是组成物质的基本粒子之一,它和X射线一样,都是人类探索物质微观结构的有力手段。然而在物理和生物材料领域,科学家们希望有一种强亮度的中子源,能像X射线一样拍摄到材料的微观结构,探索原子和分子的运动规律,就像我们希望能够在黑暗中有一盏明灯,照亮阅读中的书籍那样。

  这时,散裂中子源就产生了,它是用来自大型加速器的高能质子轰击重金属靶,引起金属原子的散裂反应,释放出大量的中子。这些中子形成非常强的中子束流,中子慢化后与样品发生散射,最后由中子散射谱仪接收。科学家们就根据这些中子散射的数据分析出被观测物体的微观特征,供科学和工业研究用。通俗一点来说,散裂中子源就像一台“超级显微镜”一样,可以研究DNA、结晶材料、聚合物等物微观结构。

  近年来,美、日、欧等发达国家把建设高性能散裂中子源作为提高科技创新能力的重要举措,并大力发展散裂中子源项目。美国的散裂中子源SNS,总投资14亿美元、设计束流功率为1.4兆瓦。SNS经过7年建设于2006年4月28日产生出第一束中子,其升级工程同时启动。日本总投资约18亿美元的散裂中子源J-PARC正在建设中,建设周期约8年。其快循环同步加速器将提供1兆瓦的质子束流用于驱动散裂中子源。英国已成功运行20余年的散裂中子源ISIS,正在升级改造其质子加速器(投资约3亿美元),并建设ISIS的第二靶站。亚洲邻国韩国和印度,也正在积极筹建束流功率为百千瓦量级的散裂中子源:PEFP和ISNS。

  目前,中国虽然在北京、安徽合肥、台湾新竹和上海(在建)拥有4座高亮度高性能的X射线源,却尚不具备高性能脉冲中子源。因而,中国建造一座高性能的脉冲中子源势在必行。

  CSNS是国家“十一五”期间重点建设的大科学装置,该项目由中科院和广东省共同建设,选址于东莞市大朗镇,规划用地1000亩,将于2017年前后建成。该项目预计总投资为22亿元人民币,其中,国家投资17亿,广东省配套投资5亿元,并提供430亩装置用地及“七通一平”条件。

  CSNS的设置建设包括:1台束流动能为80兆电子伏特的负氢离子直线兆电子伏特的快循环质子同步加速器、2条束流输运线台谱仪及相应配套设施和土建工程。束流功率为100千瓦、脉冲重复频率25赫兹的CSNS脉冲中子通量设计指标超过目前世界上正在运行的所有散裂中子源。

  建成后,CSNS将成为发展中国家的第一台散裂中子源,和世界上正在运行的美国、英国、日本的散裂中子源,一起构成世界四大脉冲散裂中子源。

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