據(jù)悉，散裂中子源的建成恰逢“大科學(xué)裝置的盛世”，裝置將肩負(fù)發(fā)展中國(guó)中子散射研究和應(yīng)用的重任，及擔(dān)當(dāng)國(guó)家科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的核心裝置重托。
未來(lái)網(wǎng)(www.k618.cn中央新聞網(wǎng)站)北京3月26日電(見(jiàn)習(xí)記者何欣)“散裂中子源就像是個(gè)超級(jí)顯微鏡，用中子當(dāng)“探針”，探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。治療癌癥、檢測(cè)飛機(jī)高鐵安全性都需要用到它。”散裂中子源項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳和生院士表示。
功率源設(shè)備大廳（中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究所供圖）
3月25日，中國(guó)建成首臺(tái)散裂中子源。中國(guó)航天科工二院23所下屬航天廣通為工程中加速器提供的近50臺(tái)套功率源設(shè)備全部達(dá)到驗(yàn)收指標(biāo)，“超級(jí)顯微鏡”的“動(dòng)力心臟”將開(kāi)始工作。
迎難而上“超級(jí)顯微鏡”開(kāi)創(chuàng)國(guó)產(chǎn)先例
中國(guó)散裂中子源是一臺(tái)什么樣的科學(xué)裝置？
散裂中子源項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳和生院士以光學(xué)顯微鏡和棒球場(chǎng)比喻說(shuō)明：“很多人都用過(guò)光學(xué)顯微鏡去觀察肉眼無(wú)法直接看到的細(xì)胞和細(xì)菌。而中子探測(cè)的世界，可能更微觀，用中子照相的方法，可以觀測(cè)一滴水是如何從一株植物的根部運(yùn)輸?shù)街θ~上。如果原子的直徑能放大到棒球場(chǎng)那么大，那中子就像場(chǎng)中一個(gè)螞蟻那么小，這小到用放大鏡也看不見(jiàn)的粒子。”
陳和生解釋，中子并不好產(chǎn)生。
將質(zhì)子加速到相當(dāng)于0.9倍光速速度，當(dāng)“子彈”去轟擊原子系數(shù)很高的重金屬靶，金屬靶的原子核會(huì)被撞擊出質(zhì)子和中子兩種粒子，科學(xué)家通過(guò)特殊的裝置“收集”中子，中子散射就像“探針”，可以探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。
陳和生說(shuō)，把質(zhì)子加速到0.9倍光速是核心技術(shù)，射頻功率源系統(tǒng)是粒子加速的關(guān)鍵，可以說(shuō)這些系統(tǒng)是“超級(jí)顯微鏡”的“動(dòng)力心臟”。
據(jù)悉，射頻功率源系統(tǒng)中很多關(guān)鍵設(shè)備尚無(wú)國(guó)產(chǎn)先例，再加上可靠性要求極高，中國(guó)航天人則迎難而上，啃了一個(gè)又一個(gè)硬骨頭，為散列工程設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化和系統(tǒng)工程的順利進(jìn)行提供了強(qiáng)有力的支撐和保障。
十年磨一劍首臺(tái)散裂中子源“誕生記”
據(jù)了解，散裂中子源項(xiàng)目之所以可以取得今天的成果，是因?yàn)椴粩嗟难芯吭囼?yàn)和中國(guó)航天人不分晝夜的堅(jiān)守和思考。
保障隊(duì)伍在散裂中子源工藝測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)（中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究所供圖）
2006年冬天，項(xiàng)目組涉足一個(gè)沒(méi)有試水過(guò)的領(lǐng)域，熬夜自制了一件高精度水冷盤(pán)，在鐵氧體加載腔投標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)驚艷亮相，贏得評(píng)委們的“芳心”，獲得了散裂中子源的首單500kW高頻功率源項(xiàng)目，開(kāi)始了與這個(gè)國(guó)家大科學(xué)工程10多年的緣分。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姜勇表示，為散列工程提供的很多功率源都是第一次研發(fā)，比如325MHz電子管高頻功率源，因?yàn)楹诵闹笜?biāo)全部高于國(guó)外同類型功率源，在國(guó)際上都是首次應(yīng)用，國(guó)外實(shí)驗(yàn)室和外方廠家也沒(méi)有類似經(jīng)驗(yàn)，可以說(shuō)越過(guò)這道坎就是世界領(lǐng)先。產(chǎn)品光在所內(nèi)研發(fā)就用了3年，成品更是在用戶現(xiàn)場(chǎng)配合加速器調(diào)試了4年。
作為整個(gè)工程最后一個(gè)招標(biāo)的項(xiàng)目，引出脈沖電源肩負(fù)著將速流引出的重任，技術(shù)指標(biāo)苛刻，研制的時(shí)間卻很緊張。工程進(jìn)度在前，黃永清、陳雪宇、崔恒善、李成祖、孫永紅、董亮、邵炫、郭新濤等設(shè)計(jì)人員通宵達(dá)旦討論設(shè)計(jì)方案和仿真分析，將設(shè)計(jì)圖紙反復(fù)審核7次。
2016年12月，經(jīng)用戶檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于合同要求，部分指標(biāo)優(yōu)于歐洲散裂工程同類設(shè)備，順利完成現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收與交付工作，成為中國(guó)航天人承擔(dān)的散裂項(xiàng)目總體工程中第一個(gè)交付的項(xiàng)目。
2017年8月28日，中國(guó)散裂中子源首次打靶成功獲得中子束流，中國(guó)航天人提供的核心關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，不辱使命。
2018年3月，航天廣通派出由魏世東、趙海琪、姜勇、李艷東、孫世春組成的實(shí)驗(yàn)隊(duì)駐扎在散裂中子源工藝測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，跟蹤保障設(shè)備運(yùn)行，再一次出色完成了任務(wù)。
不負(fù)重托進(jìn)入國(guó)際同類裝置先進(jìn)行列
據(jù)悉，散裂中子源的建成恰逢“大科學(xué)裝置的盛世”，裝置將肩負(fù)發(fā)展中國(guó)中子散射研究和應(yīng)用的重任，及擔(dān)當(dāng)國(guó)家科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的核心裝置重托。
此外，中國(guó)散裂中子源通過(guò)自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，在靶站、譜儀方面也取得了一系列重大技術(shù)成果，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)90%，顯著提升了我國(guó)在磁鐵、電源、探測(cè)器及電子學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，使我國(guó)在強(qiáng)流質(zhì)子加速器和中子散射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大跨越，技術(shù)和綜合性能進(jìn)入國(guó)際同類裝置先進(jìn)行列。
建成后的中國(guó)散裂中子源成為中國(guó)首臺(tái)、世界第四臺(tái)脈沖型散裂中子源，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)脈沖中子應(yīng)用領(lǐng)域的空白，為我國(guó)材料科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)、資源環(huán)境、新能源等方面的基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)開(kāi)發(fā)提供強(qiáng)有力的研究手段，并為解決國(guó)家可持續(xù)性發(fā)展和國(guó)家戰(zhàn)略需求的許多瓶頸問(wèn)題提供先進(jìn)研究平臺(tái)，對(duì)滿足國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、解決前沿科學(xué)問(wèn)題具有重要意義。
(責(zé)任編輯：蘇玉梅)
