http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2006-08-03
记者 陈磊
本报北京7月31日电 “作为多学科应用平台的大科学装置，散裂中子源预计今年下半年启动，并于2011年年底正式建成。”今天，在中科院召开的第三届“散裂中子源多学科应用研讨会”上，中国科学院基础局局长张杰院士向记者透露，新一代的中国散裂中子源计划即将启动。
据专家介绍，中子散射技术是当前研究物质微观结构及其动力学过程最重要的工具之一，在凝聚态物理、化学、材料科学、生物、核物理等领域的研究中被广泛采用，也在若干工程技术领域得到广泛应用。特别是随着科学技术的飞速发展，薄膜、纳米团簇、生物大分子和蛋白质等研究体系成为研究的主要对象，这些物质结构单元更大、样品体积更小、结构形态变化更快，为了满足这些科学与技术研究的需要，迫切需要建立散裂中子源这样一个大的科学平台。
基于加速器的散裂中子源不使用核燃料、不产生长寿命的核废料，而且中子通量突破了反应堆型中子源的上限，安全易控，是今后强流中子源的发展方向。
二十世纪后期，欧洲、美国、日本等发达国家纷纷开始计划、设计并建设新一代、功能强大的散裂中子源，其有效中子通量将比基于反应堆的中子源提高10—100倍。韩国、印度等国家也在积极筹建自己的散裂中子源。
中科院于2002年启动由中科院物理所和高能物理所承担的散裂中子源概念研究。去年7月19日，国务院原则批准了建造这一重大科学装置。随后，中科院启动了其前期预制研究。
中国散裂中子源的建设符合我国的国情，建成后其技术指标将位于世界前列。根据设计，中国散裂中子源(CSNS)建成后不仅是发展中国家拥有的第一台散裂中子源，其有效中子通量将超过目前世界上已运行的最“亮”的ISIS，性能指标列世界前茅。
“由于散裂中子源是一个多学科应用的平台型大科学装置，用户优先是散裂中子源建设所遵循的基本原则。”张杰介绍，CSNS旨在能够被多学科、多领域的科研和工程技术人员充分利用，因此，该装置在建设初期的设计阶段，就强调让用户广泛和深入的参与，并组织成立了中子散射用户联盟。
他举例说，该项目在概念设计初期，提出第一期建设五台谱仪的计划，但是通过两届用户会议的广泛交流和研讨，又根据需求增加了两台。
“散裂中子源的作用不在于发论文，更重要的是为大学、科研院所等用户提供应用，从而推动尖端科学的发展。”美国阿贡实验室龙振强教授说。
美国专家韦杰认为，相对于国际研究，我国大科学装置还是新生事物，处于起飞阶段，投入和研究水平还存在一定差距。因此，需要在人员交往、技术合作上加大力度，提高国内外资源共享，促进国际合作。
据悉，本次会议除了邀请英美等国专家进行学术交流之外，还通过中子散射用户研讨会和用户联盟会议的形式，广泛收集我国中子散射用户对中国散裂中子源的总体设计、谱仪参数、用户培养等方面的意见和建议，探讨广泛国际合作的具体事宜。
[科技日报]
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第三届散裂中子源用户研讨会在京召开
本报北京8月1日讯（记者刘英楠）7月31日，记者从中国高等科技中心和中国科学院物理研究所在京联合主办的第三届散裂中子源用户研讨会上得知，我国散裂中子源项目预计年内在广东开建，2011年初步建成。
建设散裂中子源是科学研究大发展的迫切需求。“数据显示，散裂中子源对自然科学领域的支持度高达43%。”中科院院士、中国散裂中子源（CSNS）项目负责人张杰对散裂中子源作了如此评价。
据悉，2005年7月19日，国务院科教领导小组原则批准未来5年内建造9个重大科学装置，预计投入金额60亿元；其中中国散裂中子源造价最大，达12亿元。张杰指出，我国确定走自主创新的可持续发展道路，亟须开发一批低能耗、高效率的尖端产业；大科学装置不仅为相关领域科研提供平台、帮助提升大工程管理的水平，其建设过程中更能自发产生大量高新技术、大大促进国家工业发展，因此这方面的投入显然将“物超所值”。
“建造多学科、多领域科技研究适用的重大科学装置——例如目前正在紧张筹建的中国散裂中子源——将对中国的科技进步和国民经济发展起到重要的推动作用。”会上，包括张杰院士在内的四位华人专家一致认为，建设大科学装置是我国提升自主创新能力的必由之路。其他三位专家则分别是美国阿贡国家实验室强脉冲中子源（IPNS）高级研究员龙振强、美国布鲁克海文国家实验室终身研究员韦杰和美国散裂中子源（SNS）实验设备师赵金奎。他们近年来大量参与CSNS的论证、筹备工作，其中韦杰同时担任CSNS项目加速器筹备指挥部经理，今年至少有半年时间在中国工作。
据悉，类似的大科学装置的建造过程，还能直接孕育一大批应用技术。“它可以带动高科技的群体发展。”赵金奎介绍，散裂中子源所用的屏蔽材料，非常适合用来制造一种优良的防弹衣；国外一些科研人员将宝马汽车的发动机放到中子束流中，其汽油燃烧过程历历在目，为设计、提高发动机性能提供了最直接的参数。
赵金奎指出，在美国有关中子源用户申请的实验时间达实际可用时间的2～3倍。正因如此，欧、美、日等发达国家纷纷开始计划、设计并建设新一代、功能强大的散裂中子源，印度、韩国也提出了自己的中子源建造计划。据赵金奎了解，仅去年即有好几位国内专家请英国、美国实验室代做样品中子检测。但对最能显示中子探测“特长”的生物学研究来说，由于样品容易变质，样品送到国外检测极不方便。从这个角度看，我国自主建造散裂中子源确实是“潜在用户强烈要求的结果”。
事实上，我国发现这一“强烈要求”由来已久。2000年7月，中国科学院院长路甬祥访问英国卢瑟福实验室散裂脉冲中子源（ISIS）之后，即开始酝酿建造我国的散裂中子源。2002年，中国科学院启动了由中科院物理所和高能物理所承担的散裂中子源概念研究。
去年，国务院科教领导小组原则批准中国散裂中子源项目之后，中科院又及时启动了其前期预制研究，在装置的设计和多项关键技术上获得突破。据了解，项目预计年内即可在广东开建，2011年12月初步建成。
“我们将用美、英十分之一的预算，建成一台基于强流质子加速器的散裂中子源。”韦杰表示，CSNS现有设计方案依据中国的需要及国力确定，关键技术没有问题：100千瓦的质子加速器及相关指标，是经济而留有升级余地的设计；25赫兹的脉冲重复频率，兼顾了多学科课题对长段波中子的不同需求和提高谱仪样品出口的有效中子通量。目前设计的性能指标，涵盖凝聚态物理、化学、材料等多学科领域应用的需要，同时兼顾生命科学、工业应用等领域研究的应用需求。
“用户优先的原则，是中国散裂中子源建设的基本指导思想。而中子散射用户广泛和深入的参与，是中国散裂中子源建设成功的保证。”张杰指出，CSNS的专家论证、概念研究和前期预研，始终以用户的现实需要为出发点；从2004年以来先后举办的三届散裂中子源用户研讨会，也是为了深入探讨中子散射的多学科应用、推广中子散射技术、培养潜在用户，进一步了解我国用户和潜在用户的需求。来自国内有关科研院所、大学的有关用户，也提出了好的建议——CSNS一期建设的谱仪数从5个改为7个，即是出于用户的要求。
据悉，中国散裂中子源设计与建设人员在自力更生的同时，还与英、德、美、日等国以官方、半官方、非官方的形式，尽可能拓展人才培训、技术交流、用户培养与发展等方面交流与合作的途径。
大科学装置与散裂中子源
大科学装置包括两类，一类是面向单一学科的专用装置，例如高能物理领域的加速器、天文领域的望远镜，一类是面向多学科的公用装置，这主要指同步辐射装置、散裂中子源等。后两者作为物质结构探测的“利器”互为补充、相得益彰：同步辐射对电子结构、重原子敏感，散裂中子源则对原子核、轻原子敏感。
中子是构成物质的基本粒子，但要用它研究物理和生物材料，科学家发现它们的“亮度”总是不够。为此，科学家用高能质子等快速粒子轰击重原子核，使其中部分中子“散裂”出来，然后用中子束流瞄准样品，探测、计算得到散射中子的能量、散射角度及位置，进而得到固体位置、运动、特性等信息。据悉，中子散射可帮助科学家了解从液态晶体到超导陶瓷、从蛋白质到塑料、从金属到胶粒等各种物质特性的详细情况。
中子散射技术已成为当前研究物质微观结构及其动力学过程最重要的工具之一，在诸如凝聚态物理、化学、生物工程等领域被广泛采用。特别是随着科学技术的飞速发展，薄膜、纳米团簇、生物大分子和蛋白质等研究体系成为研究的主要对象，这些物质结构单元更大、样品体积更小、结构形态变化更快，为满足这些科学与技术研究的需要，迫切需要建立散裂中子源这样的科学平台。
[科学时报]
