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  2019年10月《小康》中旬刊
  栏目:专题策划
【70年•南方故事】散裂中子源:珠三角科技荣光

★文 /韩静

  “散裂中子源装置不仅造价高,而且技术复杂,是各种高、精、尖设备组成的整体。”中科院高能物理研究所副所长、东莞分部(中国散裂中子源)主任陈延伟介绍,装置的工作原理是将质子加速到16亿电子伏特,速度达到0.93倍光速,把质子束当成“子弹”,去轰击原子系数很高的重金属钨靶,钨原子核被撞击出大量中子,科学家便通过特殊装置利用中子,开展各种实验。

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中国散裂中子源设备——负氢离子直线加速器

  事实上,CSNS的建设过程可谓排除万难,从关键核心技术的掌握到设备安装、工程管理,历经重重挑战。

  例如,快循环同步加速器的25Hz交流磁铁在我国属首次研制,期间遇到了超乎想象的技术挑战,铁芯和线圈的振动开裂、涡流发热都是以前经验之外的新问题。“我们向美国、日本研究所专家请教,但他们只懂科学设计,关键技术掌握在国外大公司手中,不可能告诉我们。”中国散裂中子源工程副经理傅世年回忆。

  于是,科研人员与工厂工程师咬紧牙关联合攻关,6年间经过无数次失败,改方案、换厂家,逐一攻破技术难关,终于靠自己的力量研制出合格的磁铁。针对磁铁磁场饱和这一难题,研发团队还创新性地提出了谐振电源的谐波补偿方法,解决了多台磁铁之间的磁场同步问题,其效果优于日本散裂中子源。

  工程建设中遇到的最大挑战,是土建工程延误了1年多,这大大压缩了设备安装和调试时间。面对严峻的挑战,CSNS的建设对国家承诺的竣工时间不能推迟,必须千方百计抢时间。

  当时采取的主要措施是,将原定在隧道里测试老练的设备先在地面大厅安装调试和老练,将通用设施的安装与隧道土建施工交叉并行。这样做大大增加了工作量和工程调度的难度,并可能带来事故风险。但工程团队毫不畏惧,经过几百个日日夜夜的奋战,终于赶回了工期。“连除夕夜我们都是在隧道里度过的。”回忆起那段日子,傅世年的语气中满是自豪。

  在散裂中子源国际顾问委员会年度会议上,外国专家感叹散裂中子源工程建设的“中国速度”:“难以想象你们在短短的一年内完成了如此大量的工作。”

  2017年8月28日上午10时,CSNS靶站谱仪控制室内,科研人员凝视着屏幕,紧张待命。在陈和生一声指令后,从加速器引出的质子束流首次打向金属钨靶,顺利获得中子束流。在场的工程人员激动地见证了这历史性的一刻——中国散裂中子源首束中子产生,进入试运行!

  2018年秋天,中国散裂中子源全部工程建设任务高质量完成,填补了国内脉冲中子应用领域的空白,建成国际先进水平的散裂中子源装置。

  中国散裂中子源国家验收委员会专家认为,其性能全部达到或优于批复的验收指标。同时认为,中国散裂中子源通过自主创新和集成创新,在加速器、靶站、谱仪方面取得了一系列重大技术成果,显著提升了我国在高功率散裂靶、磁铁、电源、探测器及电子学等领域相关产业的技术水平和自主创新能力,使我国在强流质子加速器和中子散射领域实现了重大跨越。

  “国之重器”赋能,为大湾区带来无限可能

  国家重大科技基础设施是提升探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的重要平台。国家重大科技基础设施建设不仅对国家经济社会和科技发展具有重大意义,对广东凝聚和培养国内外顶尖科学家和研究团队,促进重大原始创新和重大科技成果产出,推动广东创新驱动发展、建设国际一流创新创业中心和珠三角国家自主创新示范区,同样具有重大意义。

  根据《广东省推进基础设施供给侧结构性改革实施方案》,2017年到2020年,广东省将投资约640亿元,建设中国(东莞)散裂中子源、中微子二期实验室(江门)、中国科学院(惠州)加速器驱动嬗变系统装置和强流重离子加速器装置等项目18项。

 
编辑:容与
来源:小康杂志
发布时间:2019-10-14


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