散裂中子源二期在東莞啓動建設

中國散裂中子源航拍。 受訪者供圖

高功率高梯度磁合金加載腔。 受訪者供圖

3月30日，國家重大科技基礎設施中國散裂中子源二期工程在廣東東莞啓動建設，建設週期爲5年9個月。

中國散裂中子源被譽爲探索物質材料微觀結構的“超級顯微鏡”。作爲國家重大科技基礎設施，項目主要建設11臺中子譜儀和實驗終端，建成後中子譜儀數量將增加到20臺，並新增國內首臺繆子實驗終端和高能質子實驗終端。

二期工程的建設，將進一步加強散裂中子源在大灣區綜合性國家科學中心的核心地位，爲粵港澳大灣區未來科技發展注入更強大的動力。

二期工程建成後，裝置研究能力將大幅提升，實驗精度和效率顯著提高，能夠爲探索科學前沿，解決國家重大需求和產業發展中的關鍵科學問題提供科技利器。

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加速器打靶束流功率指標提高4倍

中國散裂中子源二期工程，是國家“十四五”規劃的重大科技基礎設施。中國散裂中子源是我國首臺、世界第四臺脈衝式散裂中子源，項目選址廣東東莞，一期工程於2011年開工建設。2018年8月，一期工程建成通過國家驗收並投入正式運行。

中國科學院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源二期工程總指揮王生介紹，散裂中子源的豐碩成果和強勁的用戶需求正是最重要的驅動力。

二期工程主要建設內容包括，打靶束流功率將從一期設計功率100kW增加到500kW，新建9臺中子譜儀和國內第一臺繆子實驗終端和高能質子實驗終端，譜儀數量將增加到20臺。

二期11臺譜儀和實驗終端將在稀土功能材料設計研發、拓撲和超導材料研發、鋰離子電池和儲氫電池研發、深海可燃冰和頁岩油的開採存儲、癌症和病毒藥物研發、催化研究等衆多領域對國家關鍵核心技術問題提供不可或缺的支撐。

建成後，裝置在同等時間內能產生更多中子，不僅能有效縮短實驗時間，還能使實驗分辨率更高，能夠測量更小的樣品、研究更快的動態過程。裝置研究能力將大幅提升，實驗精度和效率將顯著提高，能夠爲探索科學前沿，解決國家重大需求和產業發展中的關鍵科學問題提供科技利器。

王生表示，裝置的研究能力將大幅提升，實驗精度和效率將顯著提高，能夠測量更小的樣品、研究更快的動態過程，研究範圍和能力將覆蓋中子散射的絕大部分應用領域，爲前沿科學研究、國家重大需求和國民經濟發展提供更先進的研究平臺。

“二期工程作爲升級工程，完成工程建設任務的同時，要保證散裂中子源正常開放運行不受大的影響，這也使工程建設面臨更多的挑戰。”王生表示，通過周密的研發和施工計劃，在近六年的建設過程中，將保證因工程建設需要的額外停機時間將不超過六個月，並在工程建設中不斷提高束流功率，增加開放的譜儀數量，不斷提高實驗能力和開放水平，促進更多高質量研究成果產出。

二期工程初步設計概算於2024年1月9日獲國家發展改革委批覆，建設週期爲5年9個月。

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多項關鍵技術預研取得重要進展

據悉，中國散裂中子源二期工程已經在關鍵技術預研方面取得重要進展，國內首臺高功率高梯度磁合金加載腔已正式投入運行，P波段大功率速調管順利通過驗收。

此外，中子探測器、中子導管、中子極化器的研製也取得了突破，爲中國散裂中子源二期工程的成功建設奠定了堅實的技術基礎。

如上所述，散裂中子源的豐碩成果和強勁的用戶需求正是最重要的驅動力。自2018年，散裂中子源完成國家驗收、投入運行以來，用戶迅速增加，目前註冊用戶已超過6000人，機時供不應求。

截至目前，已完成1500餘項（含港澳臺地區及國外100餘項）用戶實驗課題，涵蓋了能源、物理、材料、工程等多個前沿交叉和高科技研發領域，在航空航天關鍵部件應力檢測、鋰離子電池、太陽能電池結構、稀土磁性、新型高溫超導、功能薄膜、高強合金、芯片單粒子效應等重點領域取得了一批科技創新成果。

中國科學院院士，高能物理研究所所長王貽芳表示，中國散裂中子源運行五年來，供束時間、供束效率和同期成果產出均達到世界同類裝置最好水平，在助力大灣區高端製造業發展方面也取得豐碩成果。同時，合作譜儀建設、南方先進光源預研，以及與東莞市人民醫院合作的硼中子俘獲治療裝置(BNCT)項目等各項工作有序推進。

面向國家重大戰略需求，中國散裂中子源研究成果遍地開花。在航空航天領域，運用散裂中子源大氣中子譜儀，加速模擬宇宙射線打到大氣層產生的中子輻照環境，爲解決電子元器件在大氣層內和地面的失效問題提供重要手段，爲飛機適航論證和航空器安全提供研究平臺；在鋰離子電池領域，用戶通過散裂中子源實時原位測量，研究汽車鋰電池的結構特徵和鋰離子在充放電循環過程中的輸運行爲，對鋰電池性能提高提供重要數據支撐。

作爲粵港澳大灣區首個國家重大科技基礎設施，中國散裂中子源爲粵港澳大灣區建設綜合性國家科學中心、打造國際科技創新中心提供了重要科技內核。中國散裂中子源二期工程將有力推動粵港澳大灣區的原始創新能力，將和其他大科學裝置形成集羣優勢，爲粵港澳大灣區科技發展和產業升級作出貢獻。

隨着散裂中子源二期工程啓動，也必將發揮大科學裝置的虹吸效應，繼續吸引更多大科學裝置佈局，及研究機構、高校、高新技術企業在此落戶，不斷推動新質生產力的衍生，助力廣東省和東莞市的高質量發展。

聲音

二期工程建成後，裝置的研究能力將大幅提升，實驗精度和效率將顯著提高，能夠測量更小的樣品、研究更快的動態過程，研究範圍和能力將覆蓋中子散射的絕大部分應用領域，爲前沿科學研究、國家重大需求和國民經濟發展提供更先進的研究平臺。

——中國科學院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源二期工程總指揮王生

隨着中國散裂中子源二期工程啓動建設，裝置的研究能力將大幅提升，研究領域將進一步拓展，實驗精度和效率將顯著提高，也必將爲我國包括粵港澳大灣區以及廣東省在內科技和經濟高質量發展注入新的動力之源。

——中國科學院院士，高能物理研究所所長王貽芳

採寫：南都記者 樑錦弟