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国之重器"超级显微镜"诞生 有助治疗癌症检测飞机高铁安全

2018-03-26 21:04:47 来源:未来网
据悉,散裂中子源的建成恰逢“大科学装置的盛世”,装置将肩负发展中国中子散射研究和应用的重任,及担当国家科技产业创新中心的核心装置重托。

  未来网(www.k618.cn 中央新闻网站)北京3月26日电(见习记者 何欣)“散裂中子源就像是个超级显微镜,用中子当“探针”,探索物质微观结构。治疗癌症、检测飞机高铁安全性都需要用到它。”散裂中子源项目负责人陈和生院士表示。

  

  功率源设备大厅 中国航天科工二院23所供图

  3月25日,中国建成首台散裂中子源。中国航天科工二院23所下属航天广通为工程中加速器提供的近50台套功率源设备全部达到验收指标,“超级显微镜”的“动力心脏”将开始工作。

  迎难而上 “超级显微镜”开创国产先例

  中国散裂中子源是一台什么样的科学装置?

  散裂中子源项目负责人陈和生院士以光学显微镜和棒球场比喻说明:“很多人都用过光学显微镜去观察肉眼无法直接看到的细胞和细菌。而中子探测的世界,可能更微观,用中子照相的方法,可以观测一滴水是如何从一株植物的根部运输到枝叶上。如果原子的直径能放大到棒球场那么大,那中子就像场中一个蚂蚁那么小,这小到用放大镜也看不见的粒子。”

  陈和生解释,中子并不好产生。

  将质子加速到相当于0.9倍光速速度,当“子弹”去轰击原子系数很高的重金属靶,金属靶的原子核会被撞击出质子和中子两种粒子,科学家通过特殊的装置“收集”中子,中子散射就像“探针”,可以探索物质微观结构。

  陈和生说,把质子加速到0.9倍光速是核心技术,射频功率源系统是粒子加速的关键,可以说这些系统是“超级显微镜”的“动力心脏”。

  据悉,射频功率源系统中很多关键设备尚无国产先例,再加上可靠性要求极高,中国航天人则迎难而上,啃了一个又一个硬骨头,为散列工程设备的国产化和系统工程的顺利进行提供了强有力的支撑和保障。

  十年磨一剑 首台散裂中子源“诞生记”

  据了解,散裂中子源项目之所以可以取得今天的成果,是因为不断的研究试验和中国航天人不分昼夜的坚守和思考。

  

  保障队伍在散裂中子源工艺测试现场  中国航天科工二院23所供图

  2006年冬天,项目组涉足一个没有试水过的领域,熬夜自制了一件高精度水冷盘,在铁氧体加载腔投标现场惊艳亮相,赢得评委们的“芳心”,获得了散裂中子源的首单500kW高频功率源项目,开始了与这个国家大科学工程10多年的缘分。

  项目负责人姜勇表示,为散列工程提供的很多功率源都是第一次研发,比如325MHz电子管高频功率源,因为核心指标全部高于国外同类型功率源,在国际上都是首次应用,国外实验室和外方厂家也没有类似经验,可以说越过这道坎就是世界领先。产品光在所内研发就用了3年,成品更是在用户现场配合加速器调试了4年。

  作为整个工程最后一个招标的项目,引出脉冲电源肩负着将速流引出的重任,技术指标苛刻,研制的时间却很紧张。工程进度在前,黄永清、陈雪宇、崔恒善、李成祖、孙永红、董亮、邵炫、郭新涛等设计人员通宵达旦讨论设计方案和仿真分析,将设计图纸反复审核7次。

  2016年12月,经用户检测各项指标均达到或优于合同要求,部分指标优于欧洲散裂工程同类设备,顺利完成现场验收与交付工作,成为中国航天人承担的散裂项目总体工程中第一个交付的项目。

  2017年8月28日,中国散裂中子源首次打靶成功获得中子束流,中国航天人提供的核心关键设备运行稳定,不辱使命。

  2018年3月,航天广通派出由魏世东、赵海琪、姜勇、李艳东、孙世春组成的实验队驻扎在散裂中子源工艺测试现场,跟踪保障设备运行,再一次出色完成了任务。

  不负重托 进入国际同类装置先进行列

  据悉,散裂中子源的建成恰逢“大科学装置的盛世”,装置将肩负发展中国中子散射研究和应用的重任,及担当国家科技产业创新中心的核心装置重托。

  此外,中国散裂中子源通过自主创新和集成创新,在靶站、谱仪方面也取得了一系列重大技术成果,设备国产化率超过90%,显著提升了我国在磁铁、电源、探测器及电子学等领域相关产业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,技术和综合性能进入国际同类装置先进行列。

  建成后的中国散裂中子源成为中国首台、世界第四台脉冲型散裂中子源,填补了国内脉冲中子应用领域的空白,为我国材料科学技术、生命科学、资源环境、新能源等方面的基础研究和高新技术开发提供强有力的研究手段,并为解决国家可持续性发展和国家战略需求的许多瓶颈问题提供先进研究平台,对满足国家重大战略需求、解决前沿科学问题具有重要意义。

作者:何欣 编辑:瞿凯侠

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