中國散裂中子源環形加速器
工作人員在現場作業
前沿科學人
4月3日，中科院高能物理研究所東莞分部副主任梁天驕接受廣州日報全媒體記者專訪時表示，中國散裂中子源運行束流功率達到設計指標的時間比原計劃提前一年半，遠快於美國、日本散裂中子源功率達到設計指標的進度，年運行時間、供束效率和科研產出都超過了他們的同期水平，2019年中國散裂中子源實際供束4576小時，加速器供束效率92.6%，超過90%的計劃目標，達到國際先進水平。
文/廣州日報全媒體記者 馮秋瑜 圖/廣州日報全媒體記者 馮秋瑜、張丹
我國迄今為止單項投資規模最大的大科學工程——中國散裂中子源，2020年2月28日，打靶束流功率達到100kW的設計指標，並開始100kW穩定運行供束，達到設計指標時間比原計劃的2021年8月提前了一年半。
全世界擁有脈衝式散裂中子源裝置的國家僅有英國、美國、日本和中國，中國散裂中子源正在新建8臺譜儀，計劃在三年內完成，將在國家重大需求和科技前沿做出更大貢獻。
從手機到汽車……中子應用服務百姓生活
據梁天驕介紹，截至今年1月底，中國散裂中子源已完成了三輪開放運行，用戶申請十分踴躍，供不應求，共完成用戶課題160多個。“用戶課題覆蓋很多方向，圍繞國家重大需求，我們取得了多項成果，如航空航天、高鐵的高性能結構材料研究、頁岩氣、頁岩油與能源材料等能源相關研究；在磁性材料、納米功能材料、高效催化劑、自旋電子學、有機太陽能薄膜電池、金屬玻璃、高分子聚合物、生物大分子等國際科技前沿也取得了一批成果。”
“絕大部分實驗結果，最終都和生活息息相關。”梁天驕介紹，以手機研究為例：利用中子研究鋰離子電池的正極、負極材料、電解質以及鋰離子的輸運通道，可以提高鋰電池的容量，提高安全性；利用中子研究手機芯片因中子輻照發生的單粒子效應，可以增進手機的可靠性；利用中子研發的自旋電子學器件，可以提升存儲速度、降低能耗；還可以通過中子實驗，改進手機外殼結構和加工工藝。“我們首期已對用戶開放三臺譜儀是粉末衍射儀、小角散射儀和多功能反射儀，正在建的8臺合作譜儀建好之後，會有更好的科學產出，更好地滿足用戶的需求。”梁天驕表示，預計3年內，8臺譜儀就會依次投入使用，每臺譜儀都有它自己的“特長”，給不同領域的用戶帶來收穫。
三年內再添“八大金剛” 研究可燃冰、高鐵輪軌
“與東莞理工和香港城市大學合作建設譜儀主要用於無序材料研究，預計明年可投入使用。”此外，即將於三年內建成的還有微小角中子散射儀、工程材料衍射儀、高壓中子衍射儀等。
“每一臺譜儀都有自己的特點，針對不同的應用領域。比如與南方科技大學合作的高壓譜儀，可以模擬可燃冰開採時的高壓環境，對其進行深度研究。”
中子成像譜儀以及和廣東材料基因高等理工研究院合作建設的工程材料衍射儀，可以進行工程大部件的成像檢測和應力測試，在產業界需要強烈且迫切，可用於航空、高鐵等眾多產業的裝備研發。
粵港澳大灣區課題佔三成 醫學、工業為重點方向
中國散裂中子源也是正在建設的粵港澳國際科技創新中心的核心大科學裝置之一。梁天驕介紹，已完成的160項用戶課題中，來自粵港澳大灣區的約佔三分之一，其中來自中國香港、中國澳門的用戶大概佔總用戶的10%。
“香港大學黃明欣團隊通過中國散裂中子源的粉末衍射儀分析‘超級鋼’的性質，為改進這種鋼的斷裂、韌性和腐蝕性能提供關鍵的數據。” 梁天驕介紹，散裂中子源還與香港城市大學、澳門大學中藥國家重點實驗室、香港中文大學、澳門科技大學等單位的用戶也在散裂中子源開展多項實驗研究。
據瞭解，結合粵港澳大灣區發展需求，廣東省科技廳資助共建了主要面向生命科學、醫藥方面的微小角中子散射儀和麵向工業用戶的能量分辨中子成像譜儀兩臺譜儀，“這些都是粵港澳大灣區的優勢發展領域。” 此外，英國劍橋大學等一些國外用戶也已在這裡開展了實驗。
公開數據用戶免費使用 部分開放給企業用戶
梁天驕介紹，“如果用戶的數據是公開發表，實驗是免費的。用戶提出申請後，我們請外面的專家，根據研究的科學意義、應用前景等來評分，按照得分的次序決定實驗機時分配。用戶的實驗數據如果不想公開，參考國際同類裝置慣例需要收費。目前來自產業界的用戶比例還較少，這可能與產業界用戶對如何利用散裂中子源瞭解較少有關係，今後散裂中子源將加強與產業界用戶的溝通和互動，為他們解決研發中的問題。”
散裂中子源二期已在籌備中，計劃用七年時間，再建11臺譜儀和實驗站。屆時，加速器的運行功率將提升到500kW。
記者採訪瞭解到，中國散裂中子源吸引了數十個海歸甚至外籍研究人員。梁天驕介紹說，“隨著散裂中子源譜儀數量增加和功率提升，對海內外各類人才和用戶的吸引力將更強。”
