昨日,散裂中子源项目顺利通过国家验收,将正式对国内外各领域的用户开放。 通讯员供图
昨日,国家重大科技基础设施中国散裂中子源项目顺利通过国家验收,投入正式运行。中国散裂中子源填补了国内脉冲中子源及应用领域的空白,将为诸多领域的基础研究和高新技术开发提供强有力的研究平台。中国散裂中子源亦将助推粤港澳大湾区国际科技创新中心的发展和产业升级。
验收
各项指标均达到验收标准
目前,全球建成的散裂中子源装置共有4个,其他三个分别为英国散裂中子源(ISIS)、美国散裂中子源(SN S)和日本散裂中子源(J-PA RC)。
而历经6年半的紧张建设,中国散裂中子源作为全球第四台、我国首台散裂中子源,粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施,按指标、按工期、高质量地完成了工程建设任务,综合性能进入国际同类装置先进行列。昨日,散裂中子源项目顺利通过国家验收,将正式对国内外各领域的用户开放。
中国散裂中子源填补了国内脉冲中子源及应用领域的空白,将为诸多领域的基础研究和高新技术开发提供强有力的研究平台。例如,物质科学、生命科学、资源环境、新能源等。它的投入运行,对我国探索前沿科学问题、攻克产业关键核心技术、解决“卡脖子”问题具有重要意义。
验收会上,国家验收委员会专家认为,中国散裂中子源的各项指标均达到或优于批复的验收指标。装置整体设计先进,研制设备质量精良,靶站最高中子效率和三台谱仪综合性能达到国际先进水平。
国家验收委员会专家认为,中国散裂中子源通过自主创新和集成创新,在加速器、靶站、谱仪方面取得了一系列重大技术成果,显著提升了我国在磁铁、电源、探测器及电子学等领域相关产业的技术水平和自主创新能力,使我国在强流质子加速器和中子散射领域实现了重大跨越。例如,国内首次研制成功25赫兹交流谐振励磁的大型二极和四极磁铁及电源,交流磁场精度达到同类装置国际领先水平。
使用
首期完成21个样品实验
中国散裂中子源坐落于广东省东莞市大朗镇,由中国科学院和广东省共同建造,中国科学院高能物理研究所为项目法人,中国科学院物理研究所参建。
中国散裂中子源建设内容包括一台8千万电子伏特负氢离子直线加速器、一台16亿电子伏特快循环同步加速器、一个靶站,以及一期三台供科学实验用的中子散射谱仪。
中国散裂中子源2011年10月进行工程奠基仪式,2014年10月-2017年9月进行安装与测试,2017年8月质子打靶获得第一束中子,2018年3月25日,中国散裂中子源通过了中国科学院组织的工艺鉴定和验收,开始试运行。
中国散裂中子源自2018年3月试运行以来,装置运行可靠稳定,首期三台谱仪已完成10个用户单位16个研究组的21个样品实验,并取得了首批重要科学成果。这些实验都是针对国家重点发展领域,充分发挥中子散射的特点,具有重要科学意义和代表性,涵盖了能源、物理、材料、工程等多个前沿交叉和高科技研发领域,如锂离子电池材料、稀土磁性、新型高温超导、功能薄膜等。
中国散裂中子源工程总指挥、工程经理陈和生表示,“中国散裂中子源就像超级显微镜,是研究物质材料微观结构的理想探针。我们可以利用散裂中子源来研究大型金属部件的残余应力,这对于提高高铁关键部件和航空发动机部件的性能,以及核电站部件的服役性能十分重要。此外,可燃冰、磁性材料的研究,以及化学反应催化剂的原位研究等,都可以使用散裂中子源。”
今年4月17日,中国散裂中子源(CSN S)的第一篇用户实验科学成果文章在N anoEnergy杂志上线,该研究在锂离子电池正极材料结构特性和形成机理方面取得重要进展。这些重要成果有助于进一步澄清该类型电池材料中缺陷结构与性能之间的关系,对三元锂离子电池正极材料的开发有直接的指导作用。装置建成后如此迅速获得高水平的物理成果,与散裂中子源的自身设计科学,调试水平高,参与人员素质高等各方面因素密切相关。
亮点
助推粤港澳大湾区科技创新
中国散裂中子源的总体目标是:建设我国在相关基础科学和高技术领域的具备原始创新能力的团队,促进我国科技、工业和国防 等 方 面 技 术 的 力 发 展 ,至2030年,带领我国中子散射技术的研究和应用科学界全面进入世界先进行列。
而为了实现这一目标,陈和生介绍,将主要从以下几个方面着手:第一,充分发挥一期三台谱仪,即通用粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪在材料科学、生命科学、凝聚态物理和化学等领域的作用,为广大用户提供国际先进的研究平台。第二,中国散裂中子源下一阶段谱仪的选择及其性能指标应认真听取用户的意见,同时吸取国际先进经验,突出谱仪的特色和优势,特别应结合华南地区,尤其是广东、香港等地发展战略需求,培养和扩大中子散射用户群体。第三,与用户单位合作,利用各方面资源,积极推动用户谱仪的建设。第四,中国散裂中子源靶站500kW升级将使中子通量水平提升五倍。中子通量增加后,可开展更小样品的研究以及更短时间尺度的实时研究,并适度提升大部分谱仪的分辨率,大幅缩短高分辨模式实验的时间,从而大幅提升中子散射谱仪的性能和研究能力。
“中国散裂中子源亦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”。陈和生表示,散裂中子源支撑的学科研究和应用领域众多,是目前国际上公认的、与大型光源互补,却发挥着其无法取代作用的新一代科学研究和先进材料研发的主流大科学装置。
当前不少机构对CSNS产生兴趣,从当前效果来看,中国散裂中子源落户东莞后,带动了国内特别是大珠三角地区的中子散射的科技和工业应用的迅速发展,合作单位包括中山大学、华南理工大学、工业和信息化部电子第五研究所、中国科学院深圳先进技术研究院等一批大学和研究院所。而散裂中子源定点东莞之后,已开始吸引中子散射研究和应用的人才,并建设相关学科,而人才的聚集则对一个地区的科创能力提升,有着至关重要作用。
东莞市则通过借鉴国内外大科学装置的相关做法以及启示,结合在国家自主创新示范区和广深科技创新走廊的视野下,规划建设东莞中子科学城,打造为国内领先、世界闻名的国家综合性科技创新中心和面向全国全球的创新驱动发展新高地。
(原载于《南方都市报》2018年8月24日DA02版,http://epaper.oeeee.com/epaper/I/html/2018-08/24/content_45619.htm#article )