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2011年11月06日16:20 | 中國發(fā)展門戶網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫信 字號(hào)：T|T

中國散裂中子源項(xiàng)目效果圖 資料圖片

英國散裂中子源 網(wǎng)絡(luò)圖片

中國迄今最大的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“中國散裂中子源”(Chinese Spallation Neutron Source，簡稱CSNS)，已在東莞動(dòng)工建設(shè)。該項(xiàng)目建成后，CSNS將成為發(fā)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沖散裂中子源，從而大幅提升中國材料、生命、納米等學(xué)科前沿基礎(chǔ)研究和高技術(shù)的水平，縮短中國與世界前沿的差距。羊城晚報(bào)記者為你揭開散裂中子源的面紗。

1CSNS是什么

像一臺(tái)“超級(jí)顯微鏡”

散裂中子源是什么？首先，“散裂”是當(dāng)一個(gè)高能質(zhì)子轟擊重原子核時(shí)，一些中子被轟擊出來的過程，如同一個(gè)壘球用力投到裝滿球的筐中，有一些球會(huì)立刻蹦出來，而更多的球則會(huì)彈跳并翻出筐外一樣。

其次，中子是組成物質(zhì)的基本粒子之一，它和X射線一樣，都是人類探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有力手段。然而在物理和生物材料領(lǐng)域，科學(xué)家們希望有一種強(qiáng)亮度的中子源，能像X射線一樣拍攝到材料的微觀結(jié)構(gòu)，探索原子和分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)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(shí)，散裂中子源就產(chǎn)生了，它是用來自大型加速器的高能質(zhì)子轟擊重金屬靶，引起金屬原子的散裂反應(yīng)，釋放出大量的中子。這些中子形成非常強(qiáng)的中子束流，中子慢化后與樣品發(fā)生散射，最后由中子散射譜儀接收?？茖W(xué)家們就根據(jù)這些中子散射的數(shù)據(jù)分析出被觀測(cè)物體的微觀特征，供科學(xué)和工業(yè)研究用。通俗一點(diǎn)來說，散裂中子源就像一臺(tái)“超級(jí)顯微鏡”一樣，可以研究DNA、結(jié)晶材料、聚合物等物微觀結(jié)構(gòu)。

中國走在美日歐后

近年來，美、日、歐等發(fā)達(dá)國家把建設(shè)高性能散裂中子源作為提高科技創(chuàng)新能力的重要舉措，并大力發(fā)展散裂中子源項(xiàng)目。美國的散裂中子源SNS，總投資14億美元、設(shè)計(jì)束流功率為1.4兆瓦。SNS經(jīng)過7年建設(shè)于2006年4月28日產(chǎn)生出第一束中子，其升級(jí)工程同時(shí)啟動(dòng)。日本總投資約18億美元的散裂中子源J-PARC正在建設(shè)中，建設(shè)周期約8年。其快循環(huán)同步加速器將提供1兆瓦的質(zhì)子束流用于驅(qū)動(dòng)散裂中子源。英國已成功運(yùn)行20余年的散裂中子源ISIS，正在升級(jí)改造其質(zhì)子加速器(投資約3億美元)，并建設(shè)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(jí)的散裂中子源：PEFP和ISNS。

目前，中國雖然在北京、安徽合肥、臺(tái)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沖中子源。因而，中國建造一座高性能的脈沖中子源勢(shì)在必行。

發(fā)展中國家第一臺(tái)

CSNS是國家“十一五”期間重點(diǎn)建設(shè)的大科學(xué)裝置，該項(xiàng)目由中科院和廣東省共同建設(shè)，選址于東莞市大朗鎮(zhèn)，規(guī)劃用地1000畝，將于2017年前后建成。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)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，并提供430畝裝置用地及“七通一平”條件。

CSNS的設(shè)置建設(shè)包括：1臺(tái)束流動(dòng)能為80兆電子伏特的負(fù)氫離子直線加速器、1臺(tái)束流動(dòng)能為1600兆電子伏特的快循環(huán)質(zhì)子同步加速器、2條束流輸運(yùn)線、1個(gè)靶站、3臺(tái)譜儀及相應(yīng)配套設(shè)施和土建工程。束流功率為100千瓦、脈沖重復(fù)頻率25赫茲的CSNS脈沖中子通量設(shè)計(jì)指標(biāo)超過目前世界上正在運(yùn)行的所有散裂中子源。

建成后，CSNS將成為發(fā)展中國家的第一臺(tái)散裂中子源，和世界上正在運(yùn)行的美國、英國、日本的散裂中子源，一起構(gòu)成世界四大脈沖散裂中子源。

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