【将微观世界看通透的脉冲型散裂中子源是这样建成的】散裂中子源技术的应用非常广泛 。
例如,在新型清洁能源可燃冰的开发利用中,散裂中子源高压下的中子衍射技术可用来研究可燃气体甲烷水合物的形成机制和稳定条件,其研究成果将为安全、高效地开采和利用可燃冰提供科学依据 。
中子散射是研究锂电池的利器 。 大幅度地提高锂电池的性能是电动汽车推广的关键,可以将汽车锂电池连同模拟充放电过程的设备放入中子散射谱仪,实时原位测量在几百次充放电的过程中,锂电池各个部分性能的变化,为改进和优化锂电池的设计提供关键数据 。 国外的散裂中子源都建设了这样专门研究锂电池的谱仪,且严加保密 。
中子散射还可以对文物进行无损研究 。 比如想知道我国南北朝时期的一尊佛像的制造工艺,却无法把文物大卸八块进行分析 。 利用中子成像技术,可以看到佛像的中间有一根木制“主梁” 。 这是因为中子散射对轻的元素非常敏感,中间的棍子是木头做的,也就是碳氢化合物,中子可以轻易地“看到”它 。 由此,科学家能清晰地了解这尊佛像的制造工艺:先在中间立一根木梁,在木梁周围缠上“支撑架”,最终用黏土制成 。
设备国产化率超九成,靶站最高中子效率达到国际先进水平
2017年8月,中国散裂中子源首次打靶成功并获得中子束流;2017年11月达到打靶束流功率的验收指标;2018年春节期间,科研人员继续进行紧张的调试运行 。 期间加速器运行稳定,束流功率和连续运行时间均创调束以来的新高,首期三台中子谱仪,即通用粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪,都顺利完成样品实验 。 通用粉末衍射仪已经完成了两个高水平的用户实验 。
此次验收中,工艺鉴定验收专家委员会评价:中国散裂中子源性能全部达到或优于国家发改委批复的验收指标 。 装置整体设计科学合理,研制设备质量精良,调试速度快于国外的散裂中子源 。 靶站最高中子效率达到国际先进水平 。
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 。 设备国产化率超过90%,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,技术和综合性能进入国际同类装置先进行列 。
陈和生说:“例如国内首次研制成功25Hz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;自主研制成功液氢慢化器,通过靶—慢化器—反射体紧凑耦合的物理和工程设计,保证靶站高中子效率,等等 。 ”
中国散裂中子源建成后,将充分发挥一期三台谱仪在材料科学、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,为我国的中子散射技术和应用在国际前沿领域占据一席之地提供良好的机遇 。
同时,为了充分发挥装置作用,满足中子散射研究和应用用户迫切需求,专家委员会建议:中国散裂中子源应尽快达到设计指标,实现稳定运行 。 在装置通过验收后尽快启动二期工程立项,开始后续谱仪建设,进一步提升束流功率 。
《 人民日报 》( 2018年03月27日 16 版)
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