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国家投入18.8亿元,又一大科学工程主体完工!

2017-09-04 21:22  来源:和讯名家 本篇文章有字,看完大约需要 分钟的时间

来源:和讯名家

  中国科学院院士、国家大科学工程中国散裂中子源(CSNS)工程总指挥陈和生刚刚宣布,四天前即8月28日,位于广东东莞的中国散裂中子源首次打靶成功,获得中子束流——这是该工程建设的重大里程碑,标志着中国散裂中子源主体工程顺利完工,进入试运行阶段。


中国散裂中子源是国家“十一五”期间立项、“十二五”期间重点建设的重大科技基础设施,由中国科学院和广东省共同建设,法人单位为中国科学院高能物理研究所,共建单位为中国科学院物理研究所。该工程于2011年10月奠基,预计总投资为23亿元人民币,其中国家批复投资18.8亿元。

中国散裂中子源是国家“十一五”期间立项、“十二五”期间重点建设的重大科技基础设施,由中国科学院和广东省共同建设,法人单位为中国科学院高能物理研究所,共建单位为中国科学院物理研究所。该工程于2011年10月奠基,预计总投资为23亿元人民币,其中国家批复投资18.8亿元。

中国散裂中子源效果图

中国散裂中子源效果图


  在中国科学院今天举行的集体采访会上,陈和生向包括中国青年报?中青在线记者在内的来访媒体展示了一张照片,照片上的时间定格在2017年8月28日上午,这是中国散裂中子源首次打靶成功后,工程经理部成员和相关系统人员的集体合影。

  陈和生说,首次获得中子束流的目标原定于今年秋天,如今提前实现,且调试进度大大超过国际上其他散裂中子源调试过程,这样历史性的一刻值得共同见证。

  他清晰地记得,8月28日上午10时,在中国散裂中子源靶站谱仪控制室,科研人员紧张待命,作质子束流打靶前的最后准备。在他发出指令后,从加速器引出的质子束流首次打向金属钨靶。10时56分许,科研人员在靶站6号和20号中子束线,分别测量到从两个不同慢化器输出的中子能谱,这意味着,散裂中子源顺利获得中子束流。

中国散裂中子源靶心全貌

中国散裂中子源靶心全貌


  所谓散裂中子源,通俗的说就是一个用中子来了解微观世界的工具,也因此被形象地称作“超级显微镜”。当然,中国散裂中子源并非国内唯一能产生中子的装置,我国还有两个反应堆中子源装置——中国先进研究堆和中国绵阳研究堆,它们可以提供连续中子束。所不同的是,中国散裂中子源是我国唯一能通过加速器打靶产生中子的装置。

  目前,全球正在运行的脉冲式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。建成后的中国散裂中子源,将成为世界第四台脉冲式散裂中子源。


中国散裂中子源直线加速器

中国散裂中子源直线加速器


  按照陈和生的说法,这样一个大科学工程,不仅可以在材料科学、生命科学、物理等基础研究领域提供“有力支撑”,还有“接地气”的一面,相关领域可借此平台攻克国家可持续性发展和国家安全战略需求的一些瓶颈问题。

  他举了一个例子:1998年6月,德国一辆城际快车意外出轨,事故元凶竟然是老化的车轮。车轮在英国散裂中子源上检测,发现其中的内部裂痕。

  陈和生说,事实上,无论是高铁的轮轨,还是飞机的涡轮、机翼里面都有应力,它决定了高铁和飞机使用寿命和安全性。但是,这个应力看不到、摸不着,对它的研究成了避免类似灾难发生的关键。如今,科学家已经可以在散裂中子源上,测量研究轮轨和机翼的剩余应力,优化机械加工工艺,使高铁和飞机变得更安全舒适。

中国散裂中子源环加速器

中国散裂中子源环加速器


  他还记得,2001年2月,我国科学家第一次在香山会议上提出建设该工程的设想。从2006年起,中国科学院支持了相关关键技术的预研,攻克了诸多技术难题。

  加速器、靶站和谱仪工艺设备的批量生产在全国近百家合作单位完成,设备国产化率达到96%以上。

  按照工程规划,整个装置建在13米到18米的地下,其主要建设内容包括1台8千万电子伏特的负氢离子直线加速器、1台16亿电子伏特的快循环质子同步加速器、2条束流运输线、1个靶站、首批建设的3台谱仪及相应的配套设施和土建工程。


中国散裂中子源鸟瞰图

中国散裂中子源鸟瞰图


  当天,陈和生还透露,预计2018年春,中国散裂中子源将按计划全部完工,正式对国内外用户开放。未来,散裂中子源还将向国家申请二期工程建设,届时将新建谱仪,并将功率从100千瓦升级到500千瓦。

  来点科学一问一答

  啥是中子

  世界上的物质是由分子和原子构成的,原子就像是原子核和核外电子的微小太阳系,质子和中子构成了原子核。

  中子作为组成原子核的基本粒子之一,不带电,因此被称为中子。它是由剑桥大学卡文迪许实验室的英国物理学家詹姆斯·查德威克于1932年发现的。中子对轻的原子核非常敏感,能够精确测得分子结构中的氢原子位置,还能定位“掺杂”在重原子中的其他轻原子。中子的这种特性,使它能够“拍摄”到材料的微观结构,跟踪正在运动中的原子核分子的行为。

啥是中子源

啥是中子源


  中子源是能够产生中子的装置,进行中子核反应、中子衍射等中子物理实验的必要设备。要用中子研究物质的结构,必须有一个适当的中子源。

  最早使用的是放射性同位素中子源,但强度较低,寿命有限。20世纪用于中子核物理研究的主要中子源,是用低能粒子加速器产生的带电粒子束轰击靶而产生的中子,其能量单一、脉冲性好,但中子产生效率较低。反应堆中子源中子通量高,应用最为广泛,但由于反应堆散热技术的限制,使其最大中子通量受到限制。

  散裂中子源的出现则突破了反应堆中子源中子通量的极限。

  啥是散裂中子源

  简单地说,散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具。当一个高能质子打到重原子核上时,一些中子被轰击出来,这个过程被称为散裂反应。被轰击的原子核温度升高,更多的中子就会“沸腾”起来并脱离原子核的束缚。

  如果将一个垒球用力投到装满球的筐中,有一些球会立刻蹦出来,而更多的球则会弹跳并翻出筐外,散裂反应与这个过程很相似。每个与原子核相作用的质子能够轰击出20到30个中子。

  从上世纪80年代开始发展起来的、基于先进加速器技术的散裂中子源是目前世界上最先进的中子源,它的基本原理是用高能强流质子加速器产生能量在1GeV以上的质子束轰击重元素靶(如钨或铀),在靶中发生散裂反应,产生大量的中子。


国家投入18.8亿元,又一大科学工程主体完工!

  这么大装置对环境有辐射吗?


  散裂中子源是一台大型射线装置,产生的辐射主要是瞬发性的。只要加速器一停机,辐射场随即消失,同时也不再引起空气、冷却水以及土壤的活化。散裂中子源通常安置在地下隧道内,周围用很厚的钢筋混凝土墙来屏蔽辐射。

  在屏蔽外,剂量水平远低于天然宇宙线产生的照射,大约只相当于宇宙射线对人体产生的剂量的1/10,并且只要加速器一停机,这种瞬发辐射随即消失,不再对环境造成影响。

  即使工作人员,在工作场所5年所接受的剂量也仅与进行1次X射线胸透所接受的剂量相当。此外,散裂中子源还设计了严格的人身安全联锁系统,确保人身、环境安全。

  对中国散裂中子源建设可能带来的环境影响评价结果表明,中国散裂中子源运行时产生的中子、γ射线,以及少量放射性气体的排放,对场址边界外周围公众的年剂量水平大大低于国家标准GB18871规定的,对公众的剂量限值标准1mSv/a,能够保证公众成员的健康与安全。另外,中国散裂中子源运行过程中产生的O3等气体的浓度远远低于国家标准值,不会对周围环境产生不利的影响。


国家投入18.8亿元,又一大科学工程主体完工!

  18.8亿元国家投入算多吗?


  陈和生说,美国散裂中子源投入14亿美元,中国预计总投入是23亿元人民币(其中国家投入18.8亿元人民币),对比来看并不算多。建成后,中国散裂中子源将成为发展中国家的第一台散裂中子源,跻身世界四大脉冲散裂中子源行列,从而大幅提升中国基础研究和高技术的水平。

  当然,之所以相比国外“节省”很多,一个重要原因在于采用国产设备。陈和生说,该项目从2006年起开展了一系列关键技术的预制研究工作,攻克了众多技术难题。加速器、靶站和谱仪工艺设备的批量生产在全国近百家合作单位完成,许多设备的研制在达到国内外先进水平,设备国产化率达到96%以上,“如果从国外进口相关设备,这个投资(国家经费18.8亿元人民币)肯定是不够的”。

  互联网+技术平台,助力EMC检测市场高效发展

  改革开放以来,伴随着电子电器技术的发展,我国家用电器行业发展迅速,产量和品种不断增加,极大地满足和丰富了广大消费者需求。近年来,电脑控制和模糊控制的新品种更是风起云涌,大展拳脚。然而,电磁环境日益复杂和恶化,使得电子、电器产品的电磁兼容性(EMC)问题受到了各国政府和生产企业的日益重视。

  电子、电器产品的电磁兼容性(EMC)是一项非常重要的质量指标,它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性,而且还可能影响到其他设备和系统的正常工作,关系到EMC认证磁环境的保护问题。其中,家用电器EMC又是一个普遍存在的而又看不见摸不着的问题,解决这个问题必须从产品的设计阶段就要予以重视,最好对设计出来的样机进行EMC检测和评估。

  目前,健康体检越来越受到人们的重视。除通过医学检查手段对身体各系统器官的功能状态进行检查,一些以预防医学、康复医学为基础,采用专业的检测手段和先进的检测设备的解决方案也应运而生。这些新科技为人们的健康体检提供了新的解决方案的同时,也孕育了庞大的EMC检测市场。

  北京某健康科技有限公司是一家主要从事医疗器械、电子产品、机械设备、健康咨询、健康管理、医学研究等相关业务的企业。该公司在新产品中遇到问题:新研发的产品没有权威的第三方检测认证报告,无法获得客户的认可。

  为了对公司新产品进行EMC检测认证,该公司执行董事担当了这一重任。经过飞天众智中国制造科技服务平台(简称“飞天众智”,www.techina2025.com)技术经纪人的推介,该公司与飞天众智对接了这一需求。获得该公司的需求后,飞天众智与企业进行了详细沟通,明确企业需求点。随后,飞天众智直接与某检验检疫技术中心取得了对接,为企业带来了好消息。

  供方某检验检疫技术中心,通过国家认证认可监督管理委员会的计量认证(CMA),获得中国合格评定国家认可委员会的实验室认可资质(CNAS),并与国际权威认证、检测机构建立了广泛的合作关系。公司设备精良、能力完善,涵盖电子电气产品、机电产品、食品接触材料、化工品、化肥、农药及环境检测等五大领域,测试能力覆盖电气安规、EMC、能效、环境可靠性、电器附件、化学安全等项目;同时还兼顾3C销毁及目录外确认等特色服务。

  由于飞天众智具备相关经验,在其撮合下,此次需求对接得以快速完成。并且,该检验检疫技术中心给予了飞天众智平台大客户以优惠价格。目前项目由供方某检验检疫技术中心为企业做项目检测服务过程中。

  电磁兼容问题在电子、电机、信息、通信等各类产品不断运用高新科技推陈出新之下,除了使用者要求保障质量外,同时各国政府也在积极制定相关规范进行管制,这就更突显出电磁兼容相关问题的重要性与紧迫性。飞天众智是一个着眼“中国制造2025”战略性新兴产业,助力“大众创业、万众创新”,并致力于打造中国领先的开放式公共技术服务平台。可助力有需要进行电磁兼容性问题检测认证的客户,促成资格认证,打造完善产品,赢得更多市场。

  互联网+技术平台,助力EMC检测市场高效发展

  改革开放以来,伴随着电子电器技术的发展,我国家用电器行业发展迅速,产量和品种不断增加,极大地满足和丰富了广大消费者需求。近年来,电脑控制和模糊控制的新品种更是风起云涌,大展拳脚。然而,电磁环境日益复杂和恶化,使得电子、电器产品的电磁兼容性(EMC)问题受到了各国政府和生产企业的日益重视。

  电子、电器产品的电磁兼容性(EMC)是一项非常重要的质量指标,它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性,而且还可能影响到其他设备和系统的正常工作,关系到EMC认证磁环境的保护问题。其中,家用电器EMC又是一个普遍存在的而又看不见摸不着的问题,解决这个问题必须从产品的设计阶段就要予以重视,最好对设计出来的样机进行EMC检测和评估。

  目前,健康体检越来越受到人们的重视。除通过医学检查手段对身体各系统器官的功能状态进行检查,一些以预防医学、康复医学为基础,采用专业的检测手段和先进的检测设备的解决方案也应运而生。这些新科技为人们的健康体检提供了新的解决方案的同时,也孕育了庞大的EMC检测市场。

  北京某健康科技有限公司是一家主要从事医疗器械、电子产品、机械设备、健康咨询、健康管理、医学研究等相关业务的企业。该公司在新产品中遇到问题:新研发的产品没有权威的第三方检测认证报告,无法获得客户的认可。

  为了对公司新产品进行EMC检测认证,该公司执行董事担当了这一重任。经过飞天众智中国制造科技服务平台(简称“飞天众智”,www.techina2025.com)技术经纪人的推介,该公司与飞天众智对接了这一需求。获得该公司的需求后,飞天众智与企业进行了详细沟通,明确企业需求点。随后,飞天众智直接与某检验检疫技术中心取得了对接,为企业带来了好消息。

  供方某检验检疫技术中心,通过国家认证认可监督管理委员会的计量认证(CMA),获得中国合格评定国家认可委员会的实验室认可资质(CNAS),并与国际权威认证、检测机构建立了广泛的合作关系。公司设备精良、能力完善,涵盖电子电气产品、机电产品、食品接触材料、化工品、化肥、农药及环境检测等五大领域,测试能力覆盖电气安规、EMC、能效、环境可靠性、电器附件、化学安全等项目;同时还兼顾3C销毁及目录外确认等特色服务。

  由于飞天众智具备相关经验,在其撮合下,此次需求对接得以快速完成。并且,该检验检疫技术中心给予了飞天众智平台大客户以优惠价格。目前项目由供方某检验检疫技术中心为企业做项目检测服务过程中。

  电磁兼容问题在电子、电机、信息、通信等各类产品不断运用高新科技推陈出新之下,除了使用者要求保障质量外,同时各国政府也在积极制定相关规范进行管制,这就更突显出电磁兼容相关问题的重要性与紧迫性。飞天众智是一个着眼“中国制造2025”战略性新兴产业,助力“大众创业、万众创新”,并致力于打造中国领先的开放式公共技术服务平台。可助力有需要进行电磁兼容性问题检测认证的客户,促成资格认证,打造完善产品,赢得更多市场。

  8月28日,位于广东东莞的我国迄今最大的大科学装置——中国散裂中子源(CSNS)首次打靶成功,提前实现获得中子束流的目标。这标志着CSNS主体工程顺利完工,进入试运行阶段。预计2018年春CSNS将全部完工,正式对国内外用户开放。

中国散裂中子源

中国散裂中子源


  中国散裂中子源是国家“十一五”期间立项、“十二五”期间重点建设的重大科技基础设施,由中国科学院和广东省共同建设,法人单位为中国科学院高能物理研究所,共建单位为中国科学院物理研究所。该工程于2011年10月奠基,预计总投资为23亿元人民币,其中国家批复投资18.8亿元。

中国散裂中子源效果图

中国散裂中子源效果图


  从全球范围中子源装置所发挥的作用看,散裂中子源将成为未来改变珠三角乃至中国在全球创新格局地位的重要平台。

  CSNS是国家“十二五”规划中重点建设的重大科技基础设施,是国际前沿的高科技、多学科应用的大型研究平台,建成后的CSNS将成为世界第四台脉冲式散裂中子源。

  简单地说,散裂中子源就是一个用中子来了解微观世界的工具,如一台“超级显微镜”,科学家们根据这些中子散射的数据分析出被观测物体的微观特征,对DNA、结晶材料、聚合物等物质的微观结构展开“观测”,供科学和工业研究使用。

中国散裂中子源环大厅鸟瞰图

中国散裂中子源环大厅鸟瞰图


  当然,中国散裂中子源并非国内唯一能产生中子的装置,我国还有两个反应堆中子源装置——中国先进研究堆和中国绵阳研究堆,它们可以提供连续中子束。所不同的是,中国散裂中子源是我国唯一能通过加速器打靶产生中子的装置。

  目前,全球正在运行的脉冲式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。建成后的中国散裂中子源,将成为世界第四台脉冲式散裂中子源。

中国散裂中子源靶心全貌

中国散裂中子源靶心全貌


  陈和生表示,建成后的CSNS在材料科学和技术、生命科学、物理、化学化工、资源环境、新能源等诸多领域具有广泛应用前景,将为我国产生高水平的科研成果提供有力支撑,并为解决国家可持续发展和国家安全战略需求的许多瓶颈问题提供先进平台。

中国散裂中子源直线加速器

中国散裂中子源直线加速器


  他举了一个例子:1998年6月,德国一辆城际快车意外出轨,事故元凶竟然是老化的车轮。

  车轮在英国散裂中子源上检测,发现其中的内部裂痕。

  事实上,无论是高铁的轮轨,还是飞机的涡轮、机翼里面都有应力,它决定了高铁和飞机使用寿命和安全性。但是,这个应力看不到、摸不着,对它的研究成了避免类似灾难发生的关键。如今,科学家已经可以在散裂中子源上,测量研究轮轨和机翼的剩余应力,优化机械加工工艺,使高铁和飞机变得更安全舒适。


中国散裂中子源环加速器

中国散裂中子源环加速器


  他还记得,2001年2月,我国科学家第一次在香山会议上提出建设该工程的设想。从2006年起,中国科学院支持了相关关键技术的预研,攻克了诸多技术难题。

  加速器、靶站和谱仪工艺设备的批量生产在全国近百家合作单位完成,设备国产化率达到96%以上。

  按照工程规划,整个装置建在13米到18米的地下,其主要建设内容包括1台8千万电子伏特的负氢离子直线加速器、1台16亿电子伏特的快循环质子同步加速器、2条束流运输线、1个靶站、首批建设的3台谱仪及相应的配套设施和土建工程。


中国散裂中子源鸟瞰图

中国散裂中子源鸟瞰图


  陈和生还透露,预计2018年春,中国散裂中子源将按计划全部完工,正式对国内外用户开放。未来,散裂中子源还将向国家申请二期工程建设,届时将新建谱仪,并将功率从100千瓦升级到500千瓦。

  科普时间

  啥是中子

  世界上的物质是由分子和原子构成的,原子就像是原子核和核外电子的微小太阳系,质子和中子构成了原子核。

  中子作为组成原子核的基本粒子之一,不带电,因此被称为中子。它是由剑桥大学卡文迪许实验室的英国物理学家詹姆斯·查德威克于1932年发现的。中子对轻的原子核非常敏感,能够精确测得分子结构中的氢原子位置,还能定位“掺杂”在重原子中的其他轻原子。中子的这种特性,使它能够“拍摄”到材料的微观结构,跟踪正在运动中的原子核分子的行为。


啥是中子源

啥是中子源


  中子源是能够产生中子的装置,进行中子核反应、中子衍射等中子物理实验的必要设备。要用中子研究物质的结构,必须有一个适当的中子源。

  最早使用的是放射性同位素中子源,但强度较低,寿命有限。20世纪用于中子核物理研究的主要中子源,是用低能粒子加速器产生的带电粒子束轰击靶而产生的中子,其能量单一、脉冲性好,但中子产生效率较低。反应堆中子源中子通量高,应用最为广泛,但由于反应堆散热技术的限制,使其最大中子通量受到限制。散裂中子源的出现则突破了反应堆中子源中子通量的极限。

  这么大装置对环境有辐射吗?

  散裂中子源是一台大型射线装置,产生的辐射主要是瞬发性的。只要加速器一停机,辐射场随即消失,同时也不再引起空气、冷却水以及土壤的活化。散裂中子源通常安置在地下隧道内,周围用很厚的钢筋混凝土墙来屏蔽辐射。

  在屏蔽外,剂量水平远低于天然宇宙线产生的照射,大约只相当于宇宙射线对人体产生的剂量的1/10,并且只要加速器一停机,这种瞬发辐射随即消失,不再对环境造成影响。即使工作人员,在工作场所5年所接受的剂量也仅与进行1次X射线胸透所接受的剂量相当。此外,散裂中子源还设计了严格的人身安全联锁系统,确保人身、环境安全。

  对中国散裂中子源建设可能带来的环境影响评价结果表明,中国散裂中子源运行时产生的中子、γ射线,以及少量放射性气体的排放,对场址边界外周围公众的年剂量水平大大低于国家标准GB18871规定的,对公众的剂量限值标准1mSv/a,能够保证公众成员的健康与安全。另外,中国散裂中子源运行过程中产生的O3等气体的浓度远远低于国家标准值,不会对周围环境产生不利的影响。


国家投入18.8亿元,又一大科学工程主体完工!

18.8亿元国家投入算多吗?


  陈和生说,美国散裂中子源投入14亿美元,中国预计总投入是23亿元人民币(其中国家投入18.8亿元人民币),对比来看并不算多。建成后,中国散裂中子源将成为发展中国家的第一台散裂中子源,跻身世界四大脉冲散裂中子源行列,从而大幅提升中国基础研究和高技术的水平。

  当然,之所以相比国外“节省”很多,一个重要原因在于采用国产设备。陈和生说,该项目从2006年起开展了一系列关键技术的预制研究工作,攻克了众多技术难题。加速器、靶站和谱仪工艺设备的批量生产在全国近百家合作单位完成,许多设备的研制在达到国内外先进水平,设备国产化率达到96%以上,“如果从国外进口相关设备,这个投资(国家经费18.8亿元人民币)肯定是不够的”。


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