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中国散裂中子源(CSNS)项目:小小中子,托起科技“国之重器”

2022年06月09日 来源:粤港澳大湾区门户网

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中国散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source,简称CSNS)是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置,已列入国家中长期科学和技术发展规划,目前落户于松山湖科技园区,是建在中国的第一座基于加速器加速高能质子轰击金属靶而产生大量散射中子的中子源。图为位于东莞大朗的中国散裂中子源园区。

  中国散裂中子源(Chinese Spallation Neutron Source,简称CSNS)是我国“十一五”期间重点建设的大科学装置,已列入国家中长期科学和技术发展规划,目前落户于松山湖科技园区,是建在中国的第一座基于加速器加速高能质子轰击金属靶而产生大量散射中子的中子源。图为位于东莞大朗的中国散裂中子源园区。

2005年,经国务院批准建造一个质子束功率达100kW、有效脉冲中子通量居世界前列的散裂中子源装置,国家支持建设经费约12亿元,建设期为7年。装置建设包括一台强流质子直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站、五台中子谱仪等设施和科学实验测试系统等。图为中国散裂中子源实景航拍。

  2005年,经国务院批准建造一个质子束功率达100kW、有效脉冲中子通量居世界前列的散裂中子源装置,国家支持建设经费约12亿元,建设期为7年。装置建设包括一台强流质子直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站、五台中子谱仪等设施和科学实验测试系统等。图为中国散裂中子源实景航拍。

2007年2月13日,中科院与广东省人民政府签署了《中国科学院、广东省人民政府关于中国散裂中子源项目暨广东东莞散裂中子源国家实验室合作备忘录》。同年4月,广东东莞中子科学中心在松山湖科技产业园区正式挂牌,标志着我国首台散裂中子源项目建设及东莞散裂中子源国家实验室正式启动。图为中国散裂中子源园区。

  2007年2月13日,中科院与广东省人民政府签署了《中国科学院、广东省人民政府关于中国散裂中子源项目暨广东东莞散裂中子源国家实验室合作备忘录》。同年4月,广东东莞中子科学中心在松山湖科技产业园区正式挂牌,标志着我国首台散裂中子源项目建设及东莞散裂中子源国家实验室正式启动。图为中国散裂中子源园区。

2011年10月,总投资23亿元的中国散裂中子源装置在广东东莞奠基。2012年5月土建动工。中国散裂中子源一期工程主要包括1台负氢离子直线加速器、1 台快循环质子同步加速器、2 条束流输运线、1 个靶站、一期3台谱仪(小角散射仪、多功能反射仪和通用粉末衍射仪)及相应的配套设施和土建工程。图为工人安装中国散裂中子源加速器首台设备。

  2011年10月,总投资23亿元的中国散裂中子源装置在广东东莞奠基。2012年5月土建动工。中国散裂中子源一期工程主要包括1台负氢离子直线加速器、1 台快循环质子同步加速器、2 条束流输运线、1 个靶站、一期3台谱仪(小角散射仪、多功能反射仪和通用粉末衍射仪)及相应的配套设施和土建工程。图为工人安装中国散裂中子源加速器首台设备。

其中,加速器是散裂中子源的基本组成部分,它决定整个装置的主要性能指标,其运行稳定性决定了整个装置的使用效率。加速器设计遵循了装置先进性、运行可靠性、经费合理性和可升级性的基本原则。图为漂移管直线加速器。

  其中,加速器是散裂中子源的基本组成部分,它决定整个装置的主要性能指标,其运行稳定性决定了整个装置的使用效率。加速器设计遵循了装置先进性、运行可靠性、经费合理性和可升级性的基本原则。图为漂移管直线加速器。

靶站是利用高能质子产生脉冲中子的发生器系统。中国散裂中子源靶站系统包括钨靶,三个中子慢化器(耦合氢慢化器、退耦合窄化氢慢化器、退耦合水慢化器),铁铍反射体,铁/重混凝土屏蔽体、公用和维护系统。图为靶站。

  靶站是利用高能质子产生脉冲中子的发生器系统。中国散裂中子源靶站系统包括钨靶,三个中子慢化器(耦合氢慢化器、退耦合窄化氢慢化器、退耦合水慢化器),铁铍反射体,铁/重混凝土屏蔽体、公用和维护系统。图为靶站。

中子谱仪是利用中子探测物质微观结构与运动的实验装置。中国散裂中子源包括了粉末衍射、单晶衍射、工程衍射、反射、小角散射、非弹性散射、成像、中子辐照/活化分析等20台中子谱仪,在多空间尺度、多能量范围上为多学科研究提供表征手段。图为小角散射仪。

  中子谱仪是利用中子探测物质微观结构与运动的实验装置。中国散裂中子源包括了粉末衍射、单晶衍射、工程衍射、反射、小角散射、非弹性散射、成像、中子辐照/活化分析等20台中子谱仪,在多空间尺度、多能量范围上为多学科研究提供表征手段。图为小角散射仪。    

2018年8月23日,经过十余年的筹备和六年半的建设,中国散裂中子源项目顺利通过国家验收,投入正式运行。通过自主创新和集成创新,项目在加速器、靶站、谱仪方面取得了一系列重大技术成果,显著提升了我国在高功率散裂靶、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。同年9月底,中国散裂中子源正式对国内外用户开放。图为园区一角。

  2018年8月23日,经过十余年的筹备和六年半的建设,中国散裂中子源项目顺利通过国家验收,投入正式运行。通过自主创新和集成创新,项目在加速器、靶站、谱仪方面取得了一系列重大技术成果,显著提升了我国在高功率散裂靶、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。同年9月底,中国散裂中子源正式对国内外用户开放。图为园区一角。

中国散裂中子源涵盖我国凝聚态物理、化学、材料等多学科领域应用的需要,同时兼顾生命科学、工业应用等领域研究的应用需求。从2018年9月至今,中国散裂中子源已完成六轮运行,注册用户超3400人,完成课题700余项,已在Science、Nature Communication、Advanced Materials,JACS等期刊发表文章,并为部分国家重大需求和产业界需求提供技术支撑。图为位于东莞大朗的中国散裂中子源。

  中国散裂中子源涵盖我国凝聚态物理、化学、材料等多学科领域应用的需要,同时兼顾生命科学、工业应用等领域研究的应用需求。从2018年9月至今,中国散裂中子源已完成六轮运行,注册用户超3400人,完成课题700余项,已在Science、Nature Communication、Advanced Materials,JACS等期刊发表文章,并为部分国家重大需求和产业界需求提供技术支撑。图为位于东莞大朗的中国散裂中子源。

  部分图片来源:中国科学院官网

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