100份申请只有29份能过，这个装置挺“卷”

来源：[科学网]

8月中旬，广东东莞。天气时晴时雨，空气潮湿闷热。在郁郁葱葱的荔枝林中，。。散裂中子源——，这个迄今为止单个投资最大的大科学项目，正在夏季停工检修。

2018年8月23日，。。散裂中子源项目通过国家验收，正式投入运行。从此，这片曾经的荔枝林人气大涨。这里的年平均公众访问量超过1万，而在最受欢迎的线下科普活动中，

研究人员半天接待了6000人，前来参观的车从。。散裂中子源大门一直排到高速公路路口。不仅如此，科学界和工业界对。。散裂中子源的竞争也很激烈，项目申请数量逐年翻倍。

因此每100份申请中只有29份能够成功。

为什么这个运行了4年的大设备会这么“火”？趁着停机时间，《。。科学报》记者深入实地一探究竟。

红色、绿色、蓝色、黄色.

好看：五颜六色的“黑科技”

每年。。的散裂中子源都会有一个“暑假”，停机时间长达一个半月到两个月。在此期间，研究人员必须“维护”设备。

。。散裂中子源是国家发改委支持的国家重大科技基础设施，法人单位是。。科学院高能物理研究所。该装置使。。成为继英美日之后世界上第四个拥有脉冲散裂中子源的国家。

散裂中子源经常被比作“超级显微镜”，因为它可以利用加速器加速质子撞击靶产生的中子，以探索物质的微观结构。

它的源头，——加速器系统，就像卧龙一样隐藏在地下。

地下17米，空调和新风系统让原本湿热的空气变得干燥。走在亮绿色的过道上，人们可以看到一个五彩缤纷的“黑科技”世界。

黄色是可以让粒子“飞行”的漂移管线性加速器系统，蓝色是可以将粒子聚集成束的四极磁铁，红色是可以让粒子以15度角“转动”的二极管磁铁.

它们先串成一根长串，然后附上一个大环。长弦部分是直线加速器，环部分是快循环同步加速器。看似笨重庞大的设备，安装精度要达到10微米到100微米的水平，这就使得自然界中的微小物质——质子，

可以根据需要进行控制和加速。

一旦投入运行，每秒钟，快速循环加速器就会像旅游大巴一样“接收”25波等待加速的负氢离子。每一波负氢离子“上车”后，都会转化成质子，在0.02秒内沿着快循环同步加速器跑大约2万圈。

直到速度达到0.92倍光速。

接着，接近光速的质子束像“微型子弹”一样冲向重金属靶，金属靶的原子核被打得粉碎。科学家们使用特殊的设备来减缓“碎片”中不带电的中子，并将它们引入光谱仪。

光谱仪位于加速器隧道不远处，也是五颜六色。

。。散裂中子源一期工程建造了三台谱仪，即一台绿壳通用粉末衍射仪、一台小角中子散射仪和一台蓝壳多功能反射镜。

在过去的四年里，。。散裂中子源还与粤港澳大湾区的大学和研究机构合作建造了几台谱仪，以满足国家和地方研究机构和企业的需要。

红色、绿色、蓝色、黄色.以靶站为中心，已经建成和在建的谱仪四通八达，让。。的散裂中子源看起来像一朵盛开的七色花。

"我们设备的国产化率超过90% . "散裂中子源科学中心主任、中科院高能物理研究所副所长陈彦伟告诉《。。科学报》，目前全国已有近百家合作单位完成了各种装置的研制和量产。

许多设备达到国际领先或先进水平。

5000、97%、800、122%……

好用：超级显微镜的“超能力”

在。。散裂中子源，科研人员喜欢用数字说话。

最让他们自豪的一个数字是“5000”。在这里，时间不按年、月、日算，而是按小时算。“我们每年打靶提供中子束流的时间在5000个小时。”陈延伟说。

5000小时，意味着一年8700多小时里，。。散裂中子源大部分时间都在产生中子，开展实验。“国际上的其他三台散裂中子源，英国、日本每年的中子束流时间一般都在4000小时左右。”陈延伟说。

另一个让他们自豪的数字是“97%”。“2020年到2021年，我们的实际运行效率超过了97%，这是全球其他散裂中子源都无法达到的效率。”散裂中子源科学中心副主任、。。科学院高能物理研究所研究员王生说，

实际运行效率是散裂中子源实际运行时间与计划运行时间的比值。数字越高，说明散裂中子源故障率越低，按计划运行的稳定性更好。

在描述。。散裂中子源的运行成效时，他们则喜欢用课题的数量来说明。“4年，。。散裂中子源开放运行8轮，共完成800余项课题，重点支持国家重大需求项目的机时。”陈延伟说。

面向国家重大需求，他们完成了航空航天发动机叶片应力测试，对“奋斗者”号焊接工艺进行验证……

面向世界科技前沿，他们开展了超级钢、分子筛吸附剂、量子材料等研究。

面向经济主战场，他们在高性能芯片、电池、材料、应力检测等领域，为钢铁研究总院、国电电力发展股份有限公司、。。石油天然气集团有限公司等高技术企业和研究机构提供了重要支撑。

面向人民生命健康，他们在2020年8月成功研制出我国首台具有完全知识产权的硼中子俘获治疗实验装置，并于今年7月底在东莞市人民医院开始安装。

好的数据和成果，使用户像滚雪球一般激增。陈延伟介绍，目前，注册用户已超过3800人，2021至2022年度申请课题数同比增长了122%，课题申请的通过率为29%。

提功率、优性能、加终端、做交叉……

好谋：未来的“小目标”

日渐激增的机时申请和正在加剧的科技战，让。。散裂中子源的“升级”成为现实需求。

早在工程设计之初，科研人员就为装置升级预留了空间。正因如此，未来可以直接在一期工程的基础上升级改造。

陈延伟介绍，目前，。。散裂中子源已经完成一期的全部设计指标。2020年2月，打靶束流功率达到100千瓦的设计指标，比原计划提前一年半；2022年2月，打靶束流功率达到125千瓦，超过设计指标25%，

并且实现了稳定高效运行，大幅度地提高了装置性能。

提升打靶束流功率，会使装置在同等时间里生产出更多中子，进而使实验时间缩短，样品分辨率提高。“就好比白天光线强时拍照，曝光时间会比晚上拍照时短，而且拍出来的照片也会更清晰。”陈延伟解释。

科研人员对未来的“小目标”之一，就是将打靶束流功率提升到500千瓦，让中子源变得更“亮”。

此外，散裂中子源科学中心副主任梁天骄介绍，。。散裂中子源升级改造后，有望覆盖用户需求的绝大部分领域，满足更多尺度结构和动力学表征，为多学科交叉研究提供更有力的支撑。

如今，趁着暑期停机检修，这里的科研人员正在为即将安装的新谱仪和实验终端做前期准备。对于该装置未来的进展， 《。。科学报》 还将持续关注。

。。散裂中子源加速器局部李子锋摄

王生向记者介绍直线加速器工作原理。倪思洁摄

蓝色的四级磁铁倪思洁摄

红色的二级磁铁倪思洁摄

。。散裂中子源部分线站与实验终端李子锋摄

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