中國散裂中子源（CSNS）項目：小小中子，托起科技“國之重器”

　　中國散裂中子源（Chinese Spallation Neutron Source，簡稱CSNS）是我國“十一五”期間重點建設(shè)的大科學(xué)裝置，已列入國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，目前落戶于松山湖科技園區(qū)，是建在中國的第一座基于加速器加速高能質(zhì)子轟擊金屬靶而產(chǎn)生大量散射中子的中子源。圖為位于東莞大朗的中國散裂中子源園區(qū)。

　　2005年，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)建造一個質(zhì)子束功率達(dá)100kW、有效脈沖中子通量居世界前列的散裂中子源裝置，國家支持建設(shè)經(jīng)費約12億元，建設(shè)期為7年。裝置建設(shè)包括一臺強流質(zhì)子直線加速器、一臺快循環(huán)同步加速器、一個靶站、五臺中子譜儀等設(shè)施和科學(xué)實驗測試系統(tǒng)等。圖為中國散裂中子源實景航拍。

　　2007年2月13日，中科院與廣東省人民政府簽署了《中國科學(xué)院、廣東省人民政府關(guān)于中國散裂中子源項目暨廣東東莞散裂中子源國家實驗室合作備忘錄》。同年4月，廣東東莞中子科學(xué)中心在松山湖科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)正式掛牌，標(biāo)志著我國首臺散裂中子源項目建設(shè)及東莞散裂中子源國家實驗室正式啟動。圖為中國散裂中子源園區(qū)。

　　2011年10月，總投資23億元的中國散裂中子源裝置在廣東東莞奠基。2012年5月土建動工。中國散裂中子源一期工程主要包括1臺負(fù)氫離子直線加速器、1 臺快循環(huán)質(zhì)子同步加速器、2 條束流輸運線、1 個靶站、一期3臺譜儀(小角散射儀、多功能反射儀和通用粉末衍射儀)及相應(yīng)的配套設(shè)施和土建工程。圖為工人安裝中國散裂中子源加速器首臺設(shè)備。

　　其中，加速器是散裂中子源的基本組成部分，它決定整個裝置的主要性能指標(biāo)，其運行穩(wěn)定性決定了整個裝置的使用效率。加速器設(shè)計遵循了裝置先進(jìn)性、運行可靠性、經(jīng)費合理性和可升級性的基本原則。圖為漂移管直線加速器。

　　靶站是利用高能質(zhì)子產(chǎn)生脈沖中子的發(fā)生器系統(tǒng)。中國散裂中子源靶站系統(tǒng)包括鎢靶，三個中子慢化器（耦合氫慢化器、退耦合窄化氫慢化器、退耦合水慢化器），鐵鈹反射體，鐵/重混凝土屏蔽體、公用和維護(hù)系統(tǒng)。圖為靶站。

　　中子譜儀是利用中子探測物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)與運動的實驗裝置。中國散裂中子源包括了粉末衍射、單晶衍射、工程衍射、反射、小角散射、非彈性散射、成像、中子輻照/活化分析等20臺中子譜儀，在多空間尺度、多能量范圍上為多學(xué)科研究提供表征手段。圖為小角散射儀。    

　　2018年8月23日，經(jīng)過十余年的籌備和六年半的建設(shè)，中國散裂中子源項目順利通過國家驗收，投入正式運行。通過自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，項目在加速器、靶站、譜儀方面取得了一系列重大技術(shù)成果，顯著提升了我國在高功率散裂靶、磁鐵、電源、探測器及電子學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，使我國在強流質(zhì)子加速器和中子散射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大跨越。同年9月底，中國散裂中子源正式對國內(nèi)外用戶開放。圖為園區(qū)一角。

　　中國散裂中子源涵蓋我國凝聚態(tài)物理、化學(xué)、材料等多學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用的需要，同時兼顧生命科學(xué)、工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域研究的應(yīng)用需求。從2018年9月至今，中國散裂中子源已完成六輪運行，注冊用戶超3400人，完成課題700余項，已在Science、Nature Communication、Advanced Materials，JACS等期刊發(fā)表文章，并為部分國家重大需求和產(chǎn)業(yè)界需求提供技術(shù)支撐。圖為位于東莞大朗的中國散裂中子源。

　　部分圖片來源：中國科學(xué)院官網(wǎng)