欧洲散裂中子源靶站核心材料为钨 靶体重达11吨

欧洲散裂中子源（ESS）属欧盟大型基础设施建设计划的重点项目，建设阶段总投资18亿欧元，每年的运转维护费用约1.4亿欧元，由13个欧盟成员国包括法国、德国、英国、匈牙利、意大利、拉脱维亚、西班牙、瑞典等出资，其中近一半的建设成本由瑞典和丹麦承担。

ESS项目位于瑞典的大学城隆德，其占地面积相当于七个足球场，项目需耗费至少5万立方米的混凝土，6000吨的钢筋，40公里的空气分配管道和2000公里的电缆，项目预计将于2023年前全部竣工，一旦完全投入使用，将成为全世界最大的散裂中子源和最先进的粒子物理实验室，每年将有3000名科学家使用ESS的中子束，同中国散裂中子源项目一样，该项目中子靶站的靶体材料也采用钨，其钨靶体材料重达11吨。

据了解，中子是与质子和电子一起构成原子的粒子。中子有一个特殊的性质：它们没有电荷，但它们确实有一个“磁矩”，这意味着它们的行为就像小磁铁一样。它们被原子核分散，但它们与大多数材料的相互作用相当弱，使得它们完美地研究原子尺度上的磁性结构和动力学。

所以，中子可以用来精确定位物质的成分，而无需侵入性的化学标记，但同时它们可以非破坏性的方式通过大多数物质，这使得它们成为非常广泛的应用的科学探针，从医学到考古学，从生命科学到物理学和工程学等的研究。例如凝聚体物理学（固体和液体）、化学、生物工程、生命科学、材料科学等领域，也可用于治疗癌症难，制造新纳米材料，检测飞机发动机安全性能。而ESS项目将至少拥用15种高度专业化的仪器项目。

然而，科学家要想发现和研究中子源，就需要大量的粒子从它们的核键中解放出来。这就是所谓“散裂”，再深入点说，当高能粒子在散裂过程中与原子核相互作用时，由于核反应，较轻的粒子就会从靶中射出，这其中大部分是中子。

实现这个过程最理想的材料就是钨靶材。散裂方法就是使用加速器在靶上发射质子，开始于由离子源产生的荷电分子氢离子，氢气通过快速变化的电磁场被加热，使得电子从氢分子蒸发，留下质子，然后将它们注入线性粒子加速器，并作为高能量脉冲释放，从而触发发生散裂的目标。

在ESS 达600米长的直线加速器中，粒子几乎达到光速。在管道末端，它们将撞击一个重达11吨的巨大钨靶，并装有一个三吨钨轮，这是散裂源的一项新技术，其中包括由氦气冷却的低温系统和中子减速至可用速度的减速-反射系统。在此之后，中子束线将中子引导至仪器。

ESS会产生大量热量，例如用于冷却加速器超导腔体的低温系统。运行时钨靶体的温度将达到几百摄氏度，不过对于钨的耐热性能来说，这不算不什么，这些散裂过程产生大量的废热 -将被回收并用于当地居民的加热设施改造。

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