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中国散裂中子源首次打靶成功获得中子束流
时间 : 2017-08-28     

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,向党的十九大献礼。这标志着CSNS主体工程顺利完工,进入试运行阶段。预计2018年春CSNS将按计划全部完工,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,作质子束流打靶前的最后准备。工程经理部成员和相关系统人员凝视着控制系统的屏幕,期待共同见证工程历史性的一刻。在工程总指挥兼工程经理陈和生院士发出指令后,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,散裂中子源顺利获得中子束流。 

陈和生院士表示,2001年2月科学家们在香山会议上提出建设CSNS的设想。中国科学院从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,许多设备的研制达到国内外先进水平,设备国产化率达到96%以上。 

2011年10月CSNS举行了工程奠基典礼;2014年10月,加速器首台设备——负氢离子源投入安装;2017年7月,快循环同步加速器成功将质子束流加速到设计能量1.6GeV。2017年8月28日, CSNS终于优质、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就获得成功,这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,调试进度大大超过国际上其他散裂中子源调试过程,创造了高能物理研究所历史上的又一次辉煌。 

建成后的CSNS将成为世界第四台脉冲式散裂中子源,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性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。 

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,由中国科学院和广东省共同建设,法人单位为中国科学院高能物理研究所,共建单位为中国科学院物理研究所。2006年项目选址于广东省东莞市大朗镇,2007年2月中国科学院和广东省政府,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建设给予了巨大的支持,提供七通一平土地,建设配套设施,支持预制研究,并代理土建工程的管理,对保证工程按计划建成发挥了关键作用。胡春华书记在2014年3月和今年8月6日两次来散裂中子源视察,对广东地区大科学装置的发展和国家科技产业创新中心的建设作出重要指示。 

整个装置建在13米到18米的地下,工程主要建设内容包括1台8千万电子伏特的负氢离子直线加速器、1台16亿电子伏特的快循环质子同步加速器、2条束流运输线、1个靶站、首批建设的3台谱仪及相应的配套设施和土建工程。 

CSNS将是国际前沿的高科技、多学科应用的大型研究平台。首批建设的三台谱仪为通用粉末衍射仪、多功能反射仪、小角散射仪。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。 

广东省和东莞市进一步加大对散裂中子源建设与发展的支持,计划建设用户谱仪和用户实验室,完善样品环境,最大程度发挥这台大科学装置的作用。珠三角地区的大学和研究机构已经在筹备建设若干条用户谱仪。散裂中子源还将向国家申请二期工程建设,包括新建谱仪和功率从100千瓦升级到500千瓦。

  
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

  
工程建设人员合影

  
工程建设人员合影