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南方財(cái)經(jīng)全媒體見習(xí)記者程浩 東莞報(bào)道 7月6日，東莞市大朗鎮(zhèn)，被稱為“國之重器”的大科學(xué)裝置——中國散裂中子源園區(qū)內(nèi)，科研人員正有條不紊地進(jìn)行著科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

(資料圖片)

作為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，中國散裂中子源是我國首臺(tái)、世界第四臺(tái)脈沖式散裂中子源，同時(shí)也是粵港澳大灣區(qū)首個(gè)獲得國家批復(fù)并建成的大科學(xué)裝置。

面對(duì)技術(shù)難度高、風(fēng)險(xiǎn)大的挑戰(zhàn)，中國散裂中子源科研人員攻堅(jiān)克難，堅(jiān)持自主技術(shù)創(chuàng)新，圓滿完成了中國散裂中子源工程建設(shè)任務(wù)，于2018年8月順利通過國家驗(yàn)收并投入運(yùn)行，技術(shù)和綜合性能進(jìn)入國際同類裝置先進(jìn)行列，通過自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，設(shè)備國產(chǎn)化率超過90%。

截至目前，中國散裂中子源已完成用戶實(shí)驗(yàn)課題800多項(xiàng)（其中9%來自高科技企業(yè)），注冊(cè)用戶超過3800人，并在多個(gè)領(lǐng)域開展了重大創(chuàng)新研究，成為我國材料科學(xué)、物理、化學(xué)化工、生命科學(xué)、資源環(huán)境和新能源等領(lǐng)域的先進(jìn)、功能強(qiáng)大的科研平臺(tái)。

中國科學(xué)院高能物理研究所東莞研究部副主任王生向南方財(cái)經(jīng)全媒體記者表示，中國散裂中子源二期工程將在今年底啟動(dòng)，未來中國散裂中子源的譜儀數(shù)量將增加到20臺(tái)，覆蓋更多用戶和研究領(lǐng)域，加速器打靶功率將從100千瓦提升到500千瓦，研究能力也將大幅度提升，為前沿科學(xué)研究、國家重大需求和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供更先進(jìn)的研究平臺(tái)。

“國之重器”如期完成國家驗(yàn)收

作為科學(xué)家們探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的重要平臺(tái)，中國散裂中子源常常被形象地比喻為“超級(jí)顯微鏡”，其散射的中子如同“探針”，可以清晰檢測(cè)物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此被認(rèn)為是當(dāng)今人類深度探索微觀世界的有力工具。它廣泛應(yīng)用于新材料研發(fā)、關(guān)鍵零部件的性能檢測(cè)等熱門領(lǐng)域，為材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域提供了先進(jìn)的研究平臺(tái)，對(duì)解決前沿科學(xué)問題具有重大意義，是當(dāng)之無愧的“國之重器”。

王生介紹，經(jīng)過相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家的深入討論和研究，散裂中子源被列入了國家“十二五”大科學(xué)裝置建設(shè)計(jì)劃。中國科學(xué)院高能物理研究所的科學(xué)家們開始牽頭著手設(shè)計(jì)和開展預(yù)制研究工作。

中國散裂中子源由加速器、靶站和譜儀三大部分構(gòu)成。散裂中子源裝置不僅極為龐大，而且部件繁多，工藝極其復(fù)雜，研制和安裝過程面對(duì)許多困難和挑戰(zhàn)。

為此，中國科學(xué)院高能物理研究所在東莞專門組建了一支400多人的工程和科研團(tuán)隊(duì)，其中包括以陳和生院士為代表的一批有著豐富大科學(xué)裝置建設(shè)與開放運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的專家。

“大家朝著建設(shè)中國首個(gè)脈沖式散裂中子源的目標(biāo)匯聚在這里，作為‘國家隊(duì)’、‘國家人’，始終心系‘國家事’，肩扛‘國家責(zé)’，攻克一個(gè)又一個(gè)難關(guān)，真正為國家、為科學(xué)而奉獻(xiàn)。像擔(dān)任工程總指揮的中國科學(xué)院院士陳和生，今年已經(jīng)76歲，10多年來一直堅(jiān)持奮戰(zhàn)在項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)行攻堅(jiān)的第一線?！蓖跎f。

據(jù)了解，目前中國散裂中子源團(tuán)隊(duì)在編職工中有黨員200余名，占比超60%。在散裂中子源關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、設(shè)備研制、設(shè)備安裝調(diào)試、束流調(diào)試過程中，中國散裂中子源團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持黨建引領(lǐng)，通過成立黨員突擊隊(duì)等多種方式，積極發(fā)揮黨員先鋒模范帶頭作用，克服了各種困難和挑戰(zhàn)，推動(dòng)項(xiàng)目如期完成國家驗(yàn)收。

如在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)上，快循環(huán)同步加速器的25Hz交流磁鐵在我國屬首次研制，其間遇到了超乎想象的技術(shù)挑戰(zhàn)，鐵芯和線圈的振動(dòng)開裂、渦流發(fā)熱等都是以前經(jīng)驗(yàn)之外的新問題。

“關(guān)鍵技術(shù)掌握在國外大公司手中，要不來，買不來。我們的科研人員與工廠技師聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過6年時(shí)間，逐一攻破技術(shù)難關(guān)，終于靠自己的力量研制出合格的交流諧振磁鐵——這也是同步加速器的關(guān)鍵設(shè)備，其性能指標(biāo)達(dá)到世界最好水平。”王生說。

此外，針對(duì)磁鐵磁場飽和，科研人員還創(chuàng)新性地提出了諧振電源的諧波補(bǔ)償方法，解決了多臺(tái)磁鐵之間的磁場同步問題，其效果優(yōu)于國外散裂中子源。

2020年2月，中國散裂中子源打靶束流功率達(dá)到100千瓦的設(shè)計(jì)指標(biāo)，比原計(jì)劃提前一年半，調(diào)試速度遠(yuǎn)超國外同類裝置。

攻克多個(gè)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)難題

中國散裂中子源是研究物質(zhì)材料微觀結(jié)構(gòu)的理想探針，已成為我國材料科學(xué)技術(shù)、物理、化學(xué)化工、生命科學(xué)、資源環(huán)境和新能源等學(xué)科的先進(jìn)、功能強(qiáng)大的科研平臺(tái)，在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面發(fā)揮了重要作用，推動(dòng)解決了一批關(guān)鍵核心技術(shù)、引領(lǐng)帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

南方財(cái)經(jīng)全媒體記者了解到，中國散裂中子源共設(shè)計(jì)預(yù)留20條中子通道，可建設(shè)20臺(tái)左右中子譜儀，每一臺(tái)譜儀都有不同的服務(wù)領(lǐng)域和學(xué)科方向，一期工程已建成并對(duì)用戶開放3臺(tái)，并與粵港澳大灣區(qū)的高校、研究機(jī)構(gòu)積極開展合作，共同建設(shè)8臺(tái)合作譜儀。

今年6月初，廣東省科技廳組織專家組對(duì)“基于中國散裂中子源的大氣中子輻照譜儀試驗(yàn)平臺(tái)”進(jìn)行驗(yàn)收，大氣中子輻照譜儀成為散裂中子源建成的第五臺(tái)譜儀。

散裂中子源大氣中子輻照譜儀為新型半導(dǎo)體器件、大規(guī)模集成電路、關(guān)鍵電子設(shè)備、新型功能材料、生物輻照效應(yīng)、核數(shù)據(jù)測(cè)量等方面提供大氣中子加速輻照試驗(yàn)環(huán)境。比如自然界可能一百年發(fā)生的效應(yīng)，可以在這臺(tái)譜儀上用幾分鐘就能夠?qū)崿F(xiàn)。

截至目前，中國散裂中子源已支持國內(nèi)外科研與工業(yè)界用戶完成實(shí)驗(yàn)課題800多項(xiàng)（其中9%來自高科技企業(yè)），并在多個(gè)領(lǐng)域開展了重大創(chuàng)新研究，取得了多項(xiàng)重要成果。

王生介紹，通過中國散裂中子源，科研人員首次獲得了多種關(guān)鍵材料和設(shè)備的內(nèi)部應(yīng)力數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了國內(nèi)深層高精度應(yīng)力測(cè)試與評(píng)價(jià)的空白。

搭建粵港澳大灣區(qū)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)

中國散裂中子源落戶東莞，是粵港澳大灣區(qū)首個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，目前已成為粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心與大灣區(qū)綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)的關(guān)鍵支撐平臺(tái)。

王生介紹，裝置自2018年8月通過國家驗(yàn)收、投入正式運(yùn)行以來，注冊(cè)用戶超過3800人，其中大灣區(qū)的用戶超過1/4，許多創(chuàng)新研究在粵港澳大灣區(qū)和東莞本地實(shí)現(xiàn)了落地。

中國散裂中子源聯(lián)合東莞理工學(xué)院、香港城市大學(xué)建設(shè)的多物理譜儀是一臺(tái)中子全散射譜儀，可用于不同有序度材料的結(jié)構(gòu)研究。自2021年10月起正式向全球的科研人員開放，香港中文大學(xué)、香港科技大學(xué)、香港理工大學(xué)、澳門科技大學(xué)等單位的用戶在這里開展多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究。如在健康醫(yī)療領(lǐng)域，散裂中子源開展了癌癥治療新型藥物、新冠病毒核酸聚合酶等的研究，對(duì)藥物研發(fā)提供微觀機(jī)理支撐。

另外，中國散裂中子源還成功研制出我國首臺(tái)加速器硼中子俘獲治療（簡稱BNCT）實(shí)驗(yàn)裝置，為我國醫(yī)用BNCT治療裝置整機(jī)國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，將為我國腫瘤治療帶來技術(shù)性革新。目前科研人員正在與南方醫(yī)科大學(xué)附屬東莞醫(yī)院（東莞市人民醫(yī)院）共同推進(jìn)臨床試驗(yàn)相關(guān)工作。

王生介紹，中國散裂中子源二期工程預(yù)計(jì)今年底正式動(dòng)工，目前處于可研報(bào)告專家評(píng)審階段，未來中國散裂中子源的譜儀數(shù)量將增加到20臺(tái)，加速器打靶和靶站功率將從100千瓦提升到500千瓦，研究能力將大幅度提升，覆蓋更廣泛的研究領(lǐng)域，滿足國內(nèi)外更多用戶需求，為前沿科學(xué)研究、國家重大需求和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供更先進(jìn)的研究平臺(tái)，助力國家的科技創(chuàng)新和發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)我國高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)力量。

“下一步，中國散裂中子源計(jì)劃成立專門部門，攜手科研機(jī)構(gòu)對(duì)接企業(yè)需求，在新能源、新材料、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域開展深度合作，為粵港澳大灣區(qū)科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級(jí)作出更大的貢獻(xiàn)?！蓖跎f。