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中国散裂中子源二期启动,将带来哪些科研突破

被誉为探索物质微观结构的超级显微镜,中国散裂中子源又迎来重要升级。3月30日,其二期工程在广东东莞正式启动,建设周期5年9个月。 未来,这台国之重器的打靶束流功率将从一期的100千瓦提升至500千瓦,中子谱仪数量从9台增加到20台,还会新增国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端。

作为全球仅有的4台脉冲型散裂中子源之一,中国散裂中子源一期2018年完成国家验收投入运行后,已吸引超6000名注册用户,完成1500多项课题——覆盖航空航天关键部件应力检测、锂电池结构解析、高温超导研究等领域,打破了欧美日数十年的技术垄断。 就在二期启动前,装置刚实现185千瓦稳定供束:2026年2月4日启动攻坚后,团队克服注入系统升级后的束流动态变化、高频电源更新等难题,刷新功率纪录。 这不仅缩短了用户实验时间、提高了装置效率,更验证了二期功率提升的技术路线,为后续升级积累了关键经验。

二期工程的推进已有实质进展:3月5日,首个中子技术发展线站成功出束带束调试。这个国内首个飞行时间型冷热中子测试专用站,历时5年攻克小夹角分束中子传输、多模式快速切换、实验终端高精度重复定位等技术,未来将成为中子技术孵化器——既可以开展材料、器件的中子束流测试,还能为中子探测器、导管、极化器等高端仪器的国产化研发提供测试条件。

功率提升至500千瓦后,超级显微镜的“视力”将大幅增强:同等时间产生更多中子,能看得更亮、更清、更全——可以测量更小的样品,比如捕捉锂电池充放电时的离子走位;可以追踪更快的动态过程,比如解析新冠病毒的分子结构;甚至能还原恐龙化石里的古DNA信息。 对高端制造来说,它能给航空发动机叶片、高铁轴承做“微观体检”,让国产大飞机、高速列车更安全耐用;对新能源革命来说,能破解锂电池、氢能存储的微观难题,助力碳中和目标实现;对生命健康来说,能加速抗癌药物的分子结构解析,为新药研发按下加速键;对基础科学来说,能探索高温超导、量子材料等前沿领域,为下一次科技革命储存原始创新力量。

作为粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施,中国散裂中子源二期工程还将与区域内其他大科学装置形成集群优势,推动粤港澳大湾区原始创新能力提升,为打造国际科技创新中心提供重要科技内核。 从一期打破欧美日技术垄断,到二期向全球先进水平冲刺,这台超级显微镜的升级之路,正是中国基础科研实力稳步提升的缩影——曾经需要远赴欧美排队申请实验的科学家,如今不仅有了自己的平台,还将吸引全球顶尖人才来华合作,让中子光照亮更多科学未知的角落。