我国首台散裂中子源投入运行（2018年第12期）

2018年8月23日，我国首个散裂中子源（China Spallation Neutron Source，简称CSNS）顺利通过中国科学院的验收，正式投入运行。这是继美国、日本、英国之后的世界第四个脉冲式散裂中子源，填补了我国脉冲中子应用领域的空白，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。

CSNS是粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施，包括一台8000万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、三台中子散射谱仪及相应的配套设施，由中国科学院和广东省人民政府历时6年半建设完成。设计建造过程中，CSNS在加速器、靶站、谱仪等方面取得了一系列重大突破。如创新性地采用较低能量的直线加速器+快循环同步质子加速器的设计方案，相对于采用全能量直线加速器+储存环设计方案的美国散裂中子源SNS（Spallation Neutron Source），造价更低，约为其三分之一，且易于升级；首次研制成功25赫兹交流谐振励磁大型二极和四极磁铁及电源，交流磁场精度达到国际领先水平；靶站采用由多片厚度不同的钨片叠合而成的扁平截面靶体，能为中子散射谱仪提供高通量中子束线，有效脉冲中子通量达到2×1016/cm2？s（中子/平方厘米？秒，即单位时间内通过单位面积的有效脉冲中子），在目前世界上运行的所有百千瓦量级散裂中子源中位列第一。CSNS就像“超级显微镜”，是研究物质材料微观结构的理想探针。例如，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、航空发动机和核电站关键部件的性能十分重要。

CSNS的投入运行，为我国在物质科学、生命科学、资源环境、新能源等诸多领域的基础研究和高新技术开发提供了强有力的研究平台，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。下一步，研究团队将不断完善和改进CSNS性能，为我国产生高水平的科研成果提供有力支撑，并助推粤港澳大湾区国际科技创新中心的发展和产业升级。

本期关键词：

散裂中子源

散裂中子源是由加速器提供的高能质子轰击重金属靶而产生中子的科学装置。高能质子轰击重金属靶，引起金属原子的散裂反应，被轰击的原子核温度升高，中子就会“沸腾”起来并脱离原子核的束缚，形成非常强的中子束流。每个与原子核相作用的质子能够轰击出20～30个中子。散裂中子源能够为我国在物理学、化学、生命科学、材料科学、纳米科学、医药、国防科研和新型核能开发等学科前沿基础研究和高新技术开发研究提供一个平台。例如，在物理化学领域，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；在材料科学领域，可用于航天器件辐照效应的地面模拟试验研究，包括材料的辐照损伤与电子器件的单粒子反转效应等；在医学领域，散裂中子源产生的质子和中子可用于肿瘤的放射性治疗研究。

（供稿单位：广东省经济和信息化委员会）