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中国散裂中子源首次打靶成功获得中子束流

  
  8月28日,位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功,获得中子束流。这是工程建设的重大里程碑,提前实现了今年秋天首次获得中子束流的目标,标志着CSNS主体工程顺利完工,进入试运行阶段。预计CSNS将在2018年春全部完工,正式对国内外用户开放。

  28日上午10时,在CSNS靶站谱仪控制室,科研人员紧张待命,进行质子束流打靶前的最后准备,期待共同见证工程历史性的一刻。在中国科学院院士、CSNS工程总指挥兼工程经理陈和生发出指令后,从加速器引出的质子束流首次打向金属钨靶。10时56分,科研人员在靶站6号和20号中子束线分别测量到从两个不同慢化器输出的中子能谱,散裂中子源成功获得中子束流。CSNS优质、按期完成了主要建设任务,质子束流在低流强和高流强状态下均一次打靶获得成功,表明加速器和靶站设计科学合理,证明了各项设备加工制造与安装调试的高质量和高可靠性,调试进度大大优于国际上其他散裂中子源。

  CSNS是国家“十一五”期间立项、“十二五”期间重点建设的重大科技基础设施,由中科院和广东省共同建设,法人单位为中科院高能物理研究所,共建单位为中科院物理研究所。2006年项目选址于广东省东莞市大朗镇,2007年2月中科院和广东省政府、高能所与东莞市政府分别签订了散裂中子源落户东莞共建协议。工程于2011年10月奠基,国家批复投资18.8亿元。广东省和东莞市对CSNS建设给予了巨大支持。

  早在2001年,科学家们就在香山科学会议上提出了建设CSNS的设想。中科院从2006年起支持了相关关键技术的预研,攻克了诸多技术难题。加速器、靶站和谱仪工艺设备的批量生产在全国近百家合作单位完成,研制的许多设备达到国内外先进水平,设备国产化率达到96%以上。

  CSNS整个装置建在13米到18米的地下,工程主要建设内容包括一台8千万电子伏特的负氢离子直线加速器、一台16亿电子伏特的快循环质子同步加速器、两条束流运输线、一个靶站、首批建设的三台谱仪(通用粉末衍射仪、多功能反射仪、小角散射仪)及相应的配套设施和土建工程。其中,通用粉末衍射仪主要用于研究物质的晶体结构和磁结构,以满足来自材料科学、纳米科学、凝聚态物理和化学等众多领域的科学研究和工业应用的需求。多功能反射仪通过分析来自样品的反射中子,研究物质的表面和界面结构,主要应用领域包括各种新型薄膜材料的结构、磁性低维结构及表面磁性、聚合物LB膜及生物膜的结构和界面现象等。小角散射谱仪用于探测物质体系在1~100纳米尺度内的微观和介观结构,实验应用范围将包含化学、物理、生物、材料和地质等广泛学科,服务于国家能源、环境、生物和新材料等诸多高科技研发领域。

  建成后的CSNS将成为世界第四台脉冲式散裂中子源和国际前沿的高科技、多学科应用的大型研究平台,在材料科学和技术、生命科学、物理、化学化工、资源环境、新能源等诸多领域具有广泛应用前景,将为我国产生高水平的科研成果提供有力支撑,并为解决国家可持续发展和国家安全战略需求的许多瓶颈问题提供先进平台。CSNS还将成为广东省正在建设的国家科技产业创新中心的核心单元,为粤港澳大湾区科技发展和产业升级作出重大贡献。

  质子束流第一次打靶在6号束线测量的中子飞行时间谱

  CSNS园区鸟瞰图