中国散裂中子源工程主体完工：中国人有了自己的“超级显微镜”
9月1日，广东东莞中国散裂中子源设施中的快速循环质子同步加速器。视觉中国
虽然已经过去了10多天，但71岁的中国科学院院士陈和生回忆起中国散裂中子源“束出”的场景时，不禁兴奋不已。
他特别关注时间:8月28日10点钟，在中国散裂中子源靶站的光谱仪控制室，科研人员在质子束发射前做最后的准备。随着一声号令，加速器发出的质子束击中了金属钨靶——这是第一次射击。
8月28日10时56分左右，研究人员测量了中国散裂中子源靶站6号和20号中子束线中两种不同慢化剂的中子能谱。这意味着拍摄成功，散裂中子源成功获得中子束。这是项目建设中的一个重要里程碑，标志着中国散裂中子源主体工程的圆满完成。
陈和生是这个科学仪器项目的总指挥。该项目是“十一五”和“十二五”期间将建设的重大科技基础设施。总投资预计为23亿元，其中18.8亿元由国家批准。它曾被称为“中国最大的国家科技基础设施”。
陈和生表示，首次获得中子束的目标原定于今年秋季，但现在首次获得中子束的目标提前实现，调试进度比世界上其他散裂中子源快得多。这样一个历史性时刻值得一起见证。
所谓的散裂中子源是用“中子”来理解微观世界的工具。世界上的物质是由分子和原子组成的，原子有原子核，原子核中含有中子。中子不带电荷，对某些原子核非常敏感，使它们能够“拍摄”材料的微观结构和内部运动规律，从而成为科学家探测各种物质分子内部结构的“探针”。
因此，散裂中子源被科学家称为“超级显微镜”。正如x光可以“拍摄”人体的医学图像一样，科学家们希望找到一种可以“拍摄”材料微观结构的工具。散裂中子源是最佳选择之一。
陈和生做了一个更生动的比喻:假设我们面前有一张看不见的网。人们不断扔出大量玻璃弹子。一些弹珠穿过网，另一些击中网并以不同的角度弹开。如果这些弹珠的轨迹被记录下来，网的形状就可以被粗略地估计出来。如果弹珠分布足够广、足够密、足够结实，就可以准确描绘出网，甚至可以推断出它的材质。
当然，除了“中子探测器”之外，还有同步辐射装置，它们利用“x光”探测原子核外的电子，从而探测物质的微观结构。在中国运行和建造的特殊同步辐射装置包括“北京光源”、“上海光源”和“合肥光源”。
中国科学院高能物理研究所东莞分院中子科学部副主任梁天骄说，X射线适用于观测重元素，中子散射适用于观测氢、氧、氮等轻元素。同步辐射和中子散射看到物质的不同方面，它们可以相互补充。
目前，世界上运行的脉冲散裂中子源主要有英国散裂中子源、美国散裂中子源和日本散裂中子源。完全建成的中国散裂中子源将成为世界第四个脉冲散裂中子源。
陈和生还记得，2001年2月，中国科学家在香山会议上首次提出建设这个项目的想法。2006年，散裂中子源位于东莞大朗。他说，“我们已经期待了10年的这个历史性时刻。”
很多人都有一个疑问:国家财政为这个“第四渠道”投入的18.8亿元值得吗？陈和生说，美国已经在散裂中子源上投资了14亿美元，相比之下，这还不算多。当然，与国外相比，“节省”很多的一个重要原因是国内设备的使用。
陈和生表示，自2006年以来，中国科学院一直支持相关关键技术的前期研究，并克服了许多技术难题。加速器、靶站和光谱仪工艺设备的批量生产已在全国近100个合作单位完成，设备国产化率达到96%以上。"如果你从国外进口相关设备，这笔投资肯定是不够的."他说。
更重要的是，在他看来，这样一个大型科学项目不仅可以在材料科学、生命科学和物理等基础研究领域提供“强有力的支持”，而且还有“基础”的一面。相关领域可以利用该平台克服国家可持续发展和国家安全战略要求中的一些瓶颈问题。
他举了一个例子:1998年6月，德国一列城际特快列车意外出轨，罪魁祸首是老旧的车轮。车轮在英国散裂中子源上进行测试，发现内部裂纹。
陈和生说，事实上，高铁的轮轨以及飞机的涡轮和机翼都存在应力，这决定了高铁和飞机的使用寿命和安全性。然而，这种压力是看不见也摸不着的，它的研究已经成为避免类似灾难的关键。现在，科学家已经能够测量和研究剥落中子源上的轮轨和机翼的残余应力，优化加工工艺，使高速铁路和飞机更加安全和舒适。
根据他的陈述，来自散裂中子源的质子和中子也可以用于肿瘤的放射治疗研究。在新型清洁能源可燃冰的开发利用中，来自散裂中子源的高压中子衍射技术也可用于研究可燃气体甲烷水合物的形成机理和稳定条件。研究结果将为可燃冰的安全高效开发利用提供科学依据。
根据整个项目计划，散裂中子源装置建在地下13-18米处。其主要建设内容包括一台8000万电子伏负氢离子直线加速器、一台16亿电子伏快速循环质子同步加速器、两条束流传输线、一个靶站、首批建成的三台光谱仪、相应的配套设施和土建工程。
不久前，陈和生透露，中国的散裂中子源预计将于2018年春天按计划建成，并正式向国内外用户开放。
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