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南方財經(jīng)全媒體見習記者程浩 東莞報道 7月6日，東莞市大朗鎮(zhèn)，被稱為“國之重器”的大科學裝置——中國散裂中子源園區(qū)內(nèi)，科研人員正有條不紊地進行著科學實驗。

(資料圖片)

作為國家重大科技基礎設施，中國散裂中子源是我國首臺、世界第四臺脈沖式散裂中子源，同時也是粵港澳大灣區(qū)首個獲得國家批復并建成的大科學裝置。

面對技術難度高、風險大的挑戰(zhàn)，中國散裂中子源科研人員攻堅克難，堅持自主技術創(chuàng)新，圓滿完成了中國散裂中子源工程建設任務，于2018年8月順利通過國家驗收并投入運行，技術和綜合性能進入國際同類裝置先進行列，通過自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，設備國產(chǎn)化率超過90%。

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

中國科學院高能物理研究所東莞研究部副主任王生向南方財經(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，未來中國散裂中子源的譜儀數(shù)量將增加到20臺，覆蓋更多用戶和研究領域，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，為前沿科學研究、國家重大需求和國民經(jīng)濟發(fā)展等提供更先進的研究平臺。

“國之重器”如期完成國家驗收

作為科學家們探索物質微觀結構的重要平臺，中國散裂中子源常常被形象地比喻為“超級顯微鏡”，其散射的中子如同“探針”，可以清晰檢測物質的內(nèi)部結構，因此被認為是當今人類深度探索微觀世界的有力工具。它廣泛應用于新材料研發(fā)、關鍵零部件的性能檢測等熱門領域，為材料科學、生命科學、環(huán)境科學等領域提供了先進的研究平臺，對解決前沿科學問題具有重大意義，是當之無愧的“國之重器”。

王生介紹，經(jīng)過相關領域科學家的深入討論和研究，散裂中子源被列入了國家“十二五”大科學裝置建設計劃。中國科學院高能物理研究所的科學家們開始牽頭著手設計和開展預制研究工作。

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，工藝極其復雜，研制和安裝過程面對許多困難和挑戰(zhàn)。

為此，中國科學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隊，其中包括以陳和生院士為代表的一批有著豐富大科學裝置建設與開放運行經(jīng)驗的專家。

“大家朝著建設中國首個脈沖式散裂中子源的目標匯聚在這里，作為‘國家隊’、‘國家人’，始終心系‘國家事’，肩扛‘國家責’，攻克一個又一個難關，真正為國家、為科學而奉獻。像擔任工程總指揮的中國科學院院士陳和生，今年已經(jīng)76歲，10多年來一直堅持奮戰(zhàn)在項目建設、運行攻堅的第一線。”王生說。

據(jù)了解，目前中國散裂中子源團隊在編職工中有黨員200余名，占比超60%。在散裂中子源關鍵技術研發(fā)、設備研制、設備安裝調試、束流調試過程中，中國散裂中子源團隊堅持黨建引領，通過成立黨員突擊隊等多種方式，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)，推動項目如期完成國家驗收。

如在關鍵技術攻關上，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挑戰(zhàn)，鐵芯和線圈的振動開裂、渦流發(fā)熱等都是以前經(jīng)驗之外的新問題。

“關鍵技術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，經(jīng)過6年時間，逐一攻破技術難關，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鍵設備，其性能指標達到世界最好水平?！蓖跎f。

此外，針對磁鐵磁場飽和，科研人員還創(chuàng)新性地提出了諧振電源的諧波補償方法，解決了多臺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到100千瓦的設計指標，比原計劃提前一年半，調試速度遠超國外同類裝置。

攻克多個領域關鍵技術難題

中國散裂中子源是研究物質材料微觀結構的理想探針，已成為我國材料科學技術、物理、化學化工、生命科學、資源環(huán)境和新能源等學科的先進、功能強大的科研平臺，在關鍵技術研發(fā)方面發(fā)揮了重要作用，推動解決了一批關鍵核心技術、引領帶動了相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

南方財經(jīng)全媒體記者了解到，中國散裂中子源共設計預留20條中子通道，可建設20臺左右中子譜儀，每一臺譜儀都有不同的服務領域和學科方向，一期工程已建成并對用戶開放3臺，并與粵港澳大灣區(qū)的高校、研究機構積極開展合作，共同建設8臺合作譜儀。

今年6月初，廣東省科技廳組織專家組對“基于中國散裂中子源的大氣中子輻照譜儀試驗平臺”進行驗收，大氣中子輻照譜儀成為散裂中子源建成的第五臺譜儀。

散裂中子源大氣中子輻照譜儀為新型半導體器件、大規(guī)模集成電路、關鍵電子設備、新型功能材料、生物輻照效應、核數(shù)據(jù)測量等方面提供大氣中子加速輻照試驗環(huán)境。比如自然界可能一百年發(fā)生的效應，可以在這臺譜儀上用幾分鐘就能夠實現(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)界用戶完成實驗課題800多項（其中9%來自高科技企業(yè)），并在多個領域開展了重大創(chuàng)新研究，取得了多項重要成果。

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鍵材料和設備的內(nèi)部應力數(shù)據(jù)，填補了國內(nèi)深層高精度應力測試與評價的空白。

搭建粵港澳大灣區(qū)產(chǎn)業(yè)升級和技術創(chuàng)新平臺

中國散裂中子源落戶東莞，是粵港澳大灣區(qū)首個國家重大科技基礎設施，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)綜合性國家科學中心建設的關鍵支撐平臺。

王生介紹，裝置自2018年8月通過國家驗收、投入正式運行以來，注冊用戶超過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)和東莞本地實現(xiàn)了落地。

中國散裂中子源聯(lián)合東莞理工學院、香港城市大學建設的多物理譜儀是一臺中子全散射譜儀，可用于不同有序度材料的結構研究。自2021年10月起正式向全球的科研人員開放，香港中文大學、香港科技大學、香港理工大學、澳門科技大學等單位的用戶在這里開展多項實驗研究。如在健康醫(yī)療領域，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，對藥物研發(fā)提供微觀機理支撐。

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

王生介紹，中國散裂中子源二期工程預計今年底正式動工，目前處于可研報告專家評審階段，未來中國散裂中子源的譜儀數(shù)量將增加到20臺，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域，滿足國內(nèi)外更多用戶需求，為前沿科學研究、國家重大需求和國民經(jīng)濟發(fā)展等提供更先進的研究平臺，助力國家的科技創(chuàng)新和發(fā)展，為實現(xiàn)我國高水平科技自立自強貢獻力量。

“下一步，中國散裂中子源計劃成立專門部門，攜手科研機構對接企業(yè)需求，在新能源、新材料、生物醫(yī)學等領域開展深度合作，為粵港澳大灣區(qū)科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級作出更大的貢獻?！蓖跎f。