歐洲散裂中子源靶站核心材料為鎢 靶體重達11噸

歐洲散裂中子源（ESS）屬歐盟大型基礎設施建設計畫的重點項目，建設階段總投資18億歐元，每年的運轉維護費用約1.4億歐元，由13個歐盟成員國包括法國、德國、英國、匈牙利、義大利、拉脫維亞、西班牙、瑞典等出資，其中近一半的建設成本由瑞典和丹麥承擔。

ESS項目位於瑞典的大學城隆德，其占地面積相當於七個足球場，項目需耗費至少5萬立方米的混凝土，6000噸的鋼筋，40公里的空氣分配管道和2000公里的電纜，項目預計將於2023年前全部竣工，一旦完全投入使用，將成為全世界最大的散裂中子源和最先進的粒子物理實驗室，每年將有3000名科學家使用ESS的中子束，同中國散裂中子源專案一樣，該專案中子靶站的靶體材料也採用鎢，其鎢靶體材料重達11噸。

據瞭解，中子是與質子和電子一起構成原子的粒子。中子有一個特殊的性質：它們沒有電荷，但它們確實有一個“磁矩”，這意味著它們的行為就像小磁鐵一樣。它們被原子核分散，但它們與大多數材料的相互作用相當弱，使得它們完美地研究原子尺度上的磁性結構和動力學。

所以，中子可以用來精確定位物質的成分，而無需侵入性的化學標記，但同時它們可以非破壞性的方式通過大多數物質，這使得它們成為非常廣泛的應用的科學探針，從醫學到考古學，從生命科學到物理學和工程學等的研究。例如凝聚體物理學（固體和液體）、化學、生物工程、生命科學、材料科學等領域，也可用於治療癌症難，製造新納米材料，檢測飛機發動機安全性能。而ESS項目將至少擁用15種高度專業化的儀器專案。

然而，科學家要想發現和研究中子源，就需要大量的粒子從它們的核鍵中解放出來。這就是所謂“散裂”，再深入點說，當高能粒子在散裂過程中與原子核相互作用時，由於核反應，較輕的粒子就會從靶中射出，這其中大部分是中子。

實現這個過程最理想的材料就是鎢靶材。散裂方法就是使用加速器在靶上發射質子，開始於由離子源產生的荷電分子氫離子，氫氣通過快速變化的電磁場被加熱，使得電子從氫分子蒸發，留下質子，然後將它們注入線性粒子加速器，並作為高能量脈衝釋放，從而觸發發生散裂的目標。

在ESS 達600米長的直線加速器中，粒子幾乎達到光速。在管道末端，它們將撞擊一個重達11噸的巨大鎢靶，並裝有一個三噸鎢輪，這是散裂源的一項新技術，其中包括由氦氣冷卻的低溫系統和中子減速至可用速度的減速-反射系統。在此之後，中子束線將中子引導至儀器。

ESS會產生大量熱量，例如用於冷卻加速器超導腔體的低溫系統。運行時鎢靶體的溫度將達到幾百攝氏度，不過對於鎢的耐熱性能來說，這不算不什麼，這些散裂過程產生大量的廢熱 -將被回收並用於當地居民的加熱設施改造。

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