中国建成首台散裂中子源 钨为项目靶站关键材料

据中国新闻网消息，建设于广东东莞的国家重大科技基础设施——中国散裂中子源已按期、高质量完成了全部工程建设任务，并于25日通过中国科学院组织的工艺鉴定和验收。这是中国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源，它的建成填补了国内脉冲中子应用领域的空白，为我国材料科学技术、生命科学、资源环境、新能源等方面的基础研究和高新技术开发提供了强有力的研究手段。

什么是中子？据了解，原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的。由于中子不带电，具有磁矩，且穿透性强，能分辨轻元素、同位素和近邻元素，具有非破坏性，这些特性使得中子散射成为研究物质结构和动力学性质的理想探针之一。

中国散裂中子源由中国科学院高能物理研究所承建，于2011年9月开工建设，总投资约23亿元，主要建设内容包括一台直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站，以及一期三台供中子散射实验用的中子谱仪，是各种高、精、尖设备组成的整体。这其中，靶站的主材为钨。

靶站是散裂源中将加速器系统输出的高能质子束打靶产生的散裂中子经慢化准直转化为可开展散射实验的中子束的装置。靶站由靶体、反射体、慢化体、冷却装置和屏蔽体构成。中子靶站的靶体材料就是钨，这是中子靶站乃至整个CSNS 设施的核心组件，散裂中子源通过质子撞击钨靶产生中子。

靶体可选材料有钽、铅、铀、钨等。其中，铅的原子密度和中子产额太低；铀虽然中子产额非常高，但是在散裂环境下它还会发生裂变反应，裂变反应会增加缓发中子的数量，从而增大中子的本底，不利于中子束的控制，而且铀的辐照损伤非常明显，造成铀靶的使用寿命很低；钽的导热性较差，同时辐照后的活性较大。与其它材料相比，钨具有熔点高、热导好、中子产额高、活性低等优点，所以中国散裂中子源项目最终采用钨靶体。

中子散射技术有多重要？据了解，中子散射技术可以应用在很多基础学科，如凝聚体物理学（固体和液体）、化学、生物工程、生命科学、材料科学等领域，可用于治疗癌症难，制造新纳米材料，检测飞机发动机安全性能。

例如：中子散射技术把质子加速到相当于0.9倍光速的速度，轰击原子系数很高的钨靶，撞击出质子和中子，再透过特殊装置“收集”中子，即可成为“超级显微镜”探索物质微观结构，可以研究DNA、结晶材料、聚合物等物质的微观结构，如观测1滴水从植物根部输送到枝叶的过程，又或者生命体中细胞的形成过程等。

还有，运用高通量中子能穿透一切金属体的特质，深入金属内部了解材料变化的机理，可用于检测观察飞机、高速列车内部的金属强度、抗疲劳、抗氢化、抗腐蚀、形变等问题，美国波音飞机花费上百万美元在发动机装脉冲中子源谱仪，当发动机运转时，实时测定机件的疲劳过程，并据以研究改进。

也因此，中子散射技术研究的重要性不言而喻，所以国家才会花费如此多的资金和人力去建设这个项目。据了解，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%，性能全部达到验收指针，装置整体设计科学合理，研制设备质量精良，钨靶站最高中子效率达到国际先进水平。（中钨在线：伟平）

• < 前へ
• 次へ >