【壯闊東方潮 奮進新時代】中國散裂中子源:科技超級磁鐵引來大批高端人才

來源:金羊網 作者:文聰 發表時間:2018-11-13 07:21


中國散裂中子源大科學裝置 記者王俊偉攝

金羊網記者 文聰

中國散裂中子源大科學裝置于2011年9月開工建設,總投資約23億元,是各種高、精、尖設備組成的整體。2017年8月,中國散裂中子源首次打靶成功並獲得中子束流,今年3月25日正式建成。建成後的中國散裂中子源填補了國內脈衝中子應用領域的空白,為我國材料科學技術、生命科學、資源環境、新能源等方面的基礎研究和高新技術開發提供強有力的研究手段,對落實國家重大戰略部署、解決前沿科學問題具有重大意義。

威水史

東莞 中國散裂中子源

這是全球第四臺散裂中子源

從提出設想到今年8月23日通過國家驗收,中國散裂中子源走過了18年的歷程。該項目于2011年9月開工建設,工期六年半,總投資約23億元。2017年8月,中國散裂中子源首次打靶成功並獲得中子束流。

中國科學院把這臺“國之重器”比喻成研究物質微觀結構的“超級顯微鏡”:“世界上的物質都是由分子和原子構成,而中子和質子又構成了原子核。當一束中子入射到樣品上時産生散射,通過測量散射的中子能量和動量的變化,可以研究各種物質的微觀結構和運動規律,這種研究手段就叫中子散射技術。”

“中國散裂中子源的投入運行,對我國探索前沿科學問題、攻克産業關鍵核心技術、解決‘卡脖子’問題具有重要意義。”中國散裂中子源工程總指揮、工程經理陳和生舉例稱,可以利用散裂中子源來研究大型金屬部件的殘余應力,這對于提高高鐵關鍵部件和航空發動機部件的性能,以及核電站部件的服役性能十分重要。此外,可燃冰、磁性材料的研究,以及化學反應催化劑的原位研究等,都可以使用散裂中子源。

中國散裂中子源是全球第四臺同類裝置,也是發展中國家擁有的第一臺散裂中子源。對比國外的散裂中子源裝置,中國散裂中子源性能如何呢?國家驗收委員會專家認為,中國散裂中子源的各項指標均達到或優于批復的驗收指標。裝置整體設計先進,研制設備質量精良,靶站最高中子效率和三臺譜儀綜合性能達到國際先進水平。

新徵程

A、試運行期間取得首批科學成果

沿著G94珠三角環線高速行至莞佛高速交匯處,道路指示牌上就會出現“中國散裂中子源(CSNS)”的字樣。這臺大科學裝置堪稱“國之重器”,填補了國內脈衝中子應用領域的空白。

中國散裂中子源由中國科學院和廣東省共同建造,中國科學院高能物理研究所為項目法人,中國科學院物理研究所參建。建設內容包括一臺8千萬電子伏特直線加速器、一臺16億電子伏特快循環同步加速器、一個靶站,以及一期三臺供科學實驗用的中子散射譜儀。

陳和生告訴記者説,中國散裂中子源自2018年3月試運行以來,裝置運行可靠穩定。截至今年8月份,首期三臺譜儀已完成10個用戶單位16個研究組的21個樣品實驗,並取得了首批重要科學成果。這些實驗都是針對國家重點發展領域,充分發揮中子散射的特點,具有重要科學意義和代表性,涵蓋了能源、物理、材料、工程等多個前沿交叉和高科技研發領域,例如,鋰離子電池材料、稀土磁性、新型高溫超導、功能薄膜等。

陳和生坦言,“散裂中子源這種大科學裝置,並不能直接給一個地方帶來立竿見影的經濟效益,但它就像一塊‘超級磁鐵’,能給東莞乃至整個粵港澳大灣區帶來一大批的材料科學的前沿技術與高端人才。”

B、助推粵港澳大灣區科創中心發展

陳和生表示,接下來中國散裂中子源將著力確保裝置高效、穩定、可靠運行,提高科技服務水平。同時為了滿足交叉科學前沿研究和國家發展戰略的迫切需求,中國散裂中子源將不斷完善和改進裝置性能,盡快啟動後續譜儀建設和功率升級工作,為我國産生高水平的科研成果提供有力支撐,助推粵港澳大灣區科創中心的發展和産業升級。

與此同時,東莞市也正在依托散裂中子源,規劃建設中子科學城,致力于打造成世界級重大科技基礎設施集群,國家級科技創新策源地,廣深科技創新走廊聯合創新、開放創新、集成創新中心。目前,中子科學城已列入《廣深科技創新走廊規劃》的重要節點。

按照規劃,中國散裂中子源將陸續建設17臺不同類型的譜儀。其中,包括正計劃與珠三角等地的用戶共建的5臺譜儀,例如,與東莞理工學院和香港城市大學合作建設“多物理譜儀”、與南方科技大學合作建設“高壓粉末衍射儀”、與工信部電子五所合作建設“大氣中子輻照譜儀”等。

親歷者

屈化民周敏夫婦:

他們是CSNS 建設拓荒者

屈化民和周敏夫婦參與了中國散列中子源從項目立項、開工建設到項目運行的全過程,見證了項目從無到有的全過程,可謂是真正意義上的“拓荒者”。

周敏是中國散列中子源園區建設辦公室主任,也是整個園區規劃建設的總負責人。

2011年2月,項目前期籌備階段,周敏的工作地點從北京轉移到了大朗。周敏的丈夫屈化民是負責中國散裂中子源機械總體方案設計的總工程師,由于園區前期在進行基礎建設,他就留在北京進行機械設計。夫妻異地的生活讓屈化民感到了一絲無奈,例如,從前從不曾接觸過家務的屈化民需要自己學會做飯、洗衣。盡管如此,二人依然能夠互相理解,將工作放在首位,直到2014年,夫妻二人才得以在東莞團聚。

中國散裂中子源對土建建設要求很高:靶站譜儀地面的不均勻沉降要求小于0.2毫米/年,靶站重質混凝土的配制,如何在錯綜復雜的管線中施工等問題都給建設者提出了巨大挑戰。有的建設要求甚至超過國家的行業標準,同時關鍵技術沒有可參考的經驗,只有通過提前研究、討論、評審,各個擊破。周敏説:“基建過程中還有一個較大的困難就是防水,因為是在南方,地下水豐富,滲漏水等問題都會出現,但CSNS的建築要求十分嚴格,絕對不能夠出現滲水。”

科研是CSNS的核心。在科研方面,屈化民團隊創新性地設計了大約160種精密復雜結構的設備。

編輯:寶厷
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【壯闊東方潮 奮進新時代】中國散裂中子源:科技超級磁鐵引來大批高端人才
金羊網  作者:文聰  2018-11-13


中國散裂中子源大科學裝置 記者王俊偉攝

金羊網記者 文聰

中國散裂中子源大科學裝置于2011年9月開工建設,總投資約23億元,是各種高、精、尖設備組成的整體。2017年8月,中國散裂中子源首次打靶成功並獲得中子束流,今年3月25日正式建成。建成後的中國散裂中子源填補了國內脈衝中子應用領域的空白,為我國材料科學技術、生命科學、資源環境、新能源等方面的基礎研究和高新技術開發提供強有力的研究手段,對落實國家重大戰略部署、解決前沿科學問題具有重大意義。

威水史

東莞 中國散裂中子源

這是全球第四臺散裂中子源

從提出設想到今年8月23日通過國家驗收,中國散裂中子源走過了18年的歷程。該項目于2011年9月開工建設,工期六年半,總投資約23億元。2017年8月,中國散裂中子源首次打靶成功並獲得中子束流。

中國科學院把這臺“國之重器”比喻成研究物質微觀結構的“超級顯微鏡”:“世界上的物質都是由分子和原子構成,而中子和質子又構成了原子核。當一束中子入射到樣品上時産生散射,通過測量散射的中子能量和動量的變化,可以研究各種物質的微觀結構和運動規律,這種研究手段就叫中子散射技術。”

“中國散裂中子源的投入運行,對我國探索前沿科學問題、攻克産業關鍵核心技術、解決‘卡脖子’問題具有重要意義。”中國散裂中子源工程總指揮、工程經理陳和生舉例稱,可以利用散裂中子源來研究大型金屬部件的殘余應力,這對于提高高鐵關鍵部件和航空發動機部件的性能,以及核電站部件的服役性能十分重要。此外,可燃冰、磁性材料的研究,以及化學反應催化劑的原位研究等,都可以使用散裂中子源。

中國散裂中子源是全球第四臺同類裝置,也是發展中國家擁有的第一臺散裂中子源。對比國外的散裂中子源裝置,中國散裂中子源性能如何呢?國家驗收委員會專家認為,中國散裂中子源的各項指標均達到或優于批復的驗收指標。裝置整體設計先進,研制設備質量精良,靶站最高中子效率和三臺譜儀綜合性能達到國際先進水平。

新徵程

A、試運行期間取得首批科學成果

沿著G94珠三角環線高速行至莞佛高速交匯處,道路指示牌上就會出現“中國散裂中子源(CSNS)”的字樣。這臺大科學裝置堪稱“國之重器”,填補了國內脈衝中子應用領域的空白。

中國散裂中子源由中國科學院和廣東省共同建造,中國科學院高能物理研究所為項目法人,中國科學院物理研究所參建。建設內容包括一臺8千萬電子伏特直線加速器、一臺16億電子伏特快循環同步加速器、一個靶站,以及一期三臺供科學實驗用的中子散射譜儀。

陳和生告訴記者説,中國散裂中子源自2018年3月試運行以來,裝置運行可靠穩定。截至今年8月份,首期三臺譜儀已完成10個用戶單位16個研究組的21個樣品實驗,並取得了首批重要科學成果。這些實驗都是針對國家重點發展領域,充分發揮中子散射的特點,具有重要科學意義和代表性,涵蓋了能源、物理、材料、工程等多個前沿交叉和高科技研發領域,例如,鋰離子電池材料、稀土磁性、新型高溫超導、功能薄膜等。

陳和生坦言,“散裂中子源這種大科學裝置,並不能直接給一個地方帶來立竿見影的經濟效益,但它就像一塊‘超級磁鐵’,能給東莞乃至整個粵港澳大灣區帶來一大批的材料科學的前沿技術與高端人才。”

B、助推粵港澳大灣區科創中心發展

陳和生表示,接下來中國散裂中子源將著力確保裝置高效、穩定、可靠運行,提高科技服務水平。同時為了滿足交叉科學前沿研究和國家發展戰略的迫切需求,中國散裂中子源將不斷完善和改進裝置性能,盡快啟動後續譜儀建設和功率升級工作,為我國産生高水平的科研成果提供有力支撐,助推粵港澳大灣區科創中心的發展和産業升級。

與此同時,東莞市也正在依托散裂中子源,規劃建設中子科學城,致力于打造成世界級重大科技基礎設施集群,國家級科技創新策源地,廣深科技創新走廊聯合創新、開放創新、集成創新中心。目前,中子科學城已列入《廣深科技創新走廊規劃》的重要節點。

按照規劃,中國散裂中子源將陸續建設17臺不同類型的譜儀。其中,包括正計劃與珠三角等地的用戶共建的5臺譜儀,例如,與東莞理工學院和香港城市大學合作建設“多物理譜儀”、與南方科技大學合作建設“高壓粉末衍射儀”、與工信部電子五所合作建設“大氣中子輻照譜儀”等。

親歷者

屈化民周敏夫婦:

他們是CSNS 建設拓荒者

屈化民和周敏夫婦參與了中國散列中子源從項目立項、開工建設到項目運行的全過程,見證了項目從無到有的全過程,可謂是真正意義上的“拓荒者”。

周敏是中國散列中子源園區建設辦公室主任,也是整個園區規劃建設的總負責人。

2011年2月,項目前期籌備階段,周敏的工作地點從北京轉移到了大朗。周敏的丈夫屈化民是負責中國散裂中子源機械總體方案設計的總工程師,由于園區前期在進行基礎建設,他就留在北京進行機械設計。夫妻異地的生活讓屈化民感到了一絲無奈,例如,從前從不曾接觸過家務的屈化民需要自己學會做飯、洗衣。盡管如此,二人依然能夠互相理解,將工作放在首位,直到2014年,夫妻二人才得以在東莞團聚。

中國散裂中子源對土建建設要求很高:靶站譜儀地面的不均勻沉降要求小于0.2毫米/年,靶站重質混凝土的配制,如何在錯綜復雜的管線中施工等問題都給建設者提出了巨大挑戰。有的建設要求甚至超過國家的行業標準,同時關鍵技術沒有可參考的經驗,只有通過提前研究、討論、評審,各個擊破。周敏説:“基建過程中還有一個較大的困難就是防水,因為是在南方,地下水豐富,滲漏水等問題都會出現,但CSNS的建築要求十分嚴格,絕對不能夠出現滲水。”

科研是CSNS的核心。在科研方面,屈化民團隊創新性地設計了大約160種精密復雜結構的設備。

編輯:寶厷
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