從“一紙規劃”到鑄就“國之重器”，我國首臺脈沖型散裂中子源——中國散裂中子源在廣東東莞誕生。散裂中子源科學中心副主任梁天驕帶領團隊實現了高功率靶站多項零的突破、推動譜儀開放運行與科學應用，依托工程發展的技術參與設計研制抗癌新“利器”……目前，中國散裂中子源二期工程今年下半年將動工建設。

中國散裂中子源已經成為大灣區核心大科學裝置（松湖宣供圖）

據悉，中子散射應用的源頭在于靶站的中子學性能，直接決定了“中子工廠”的生產效率和質量。梁天驕介紹中國散裂中子源（China Spallation Neutron Source，以下簡稱CSNS）建設初期的情況時提到，相比我國已有部分積累的質子加速器和中子譜儀，設計、建設好靶站成為CSNS工程的重大挑戰。

CSNS建設具有科研和工程的雙重屬性，物理先進性如何保證？工程可實現性如何保障？靶站設計方案經歷了多次重大調整，每次調整都需要大量的時間和精力重新計算和設計，綜合考慮物理性能、技術可行性、可維護性等因素。從固定靶加甲烷慢化器水平維護的初始方案，到旋轉靶加液氫慢化器方案，再到固定靶加液氫慢化器分離維護方案，最終確定緊湊耦合的高中子效率靶站方案，通過靶-慢化器-反射體緊湊耦合的物理和工程設計，保證靶站高中子效率。

2011年9月，CSNS開工建設，這是我國第一個異地建設的大科學工程。2017年8月28日10點56分18秒，散裂中子源成功打靶，產生了第一束中子。

CSNS于2018年正式開放運行，它不僅能夠滿足前沿基礎研究和關鍵技術攻關對尖端研究手段的需求，而且廣泛應用于眾多百姓生活密切聯系的相關研發。散裂中子源就像一臺“超級顯微鏡”，能夠利用中子散射探測物質微觀的結構和動力學。為了高效、安全地開采和利用可燃冰，中子散射可用來研究可燃氣體甲烷水合物的形成機制和穩定條件；在工程機械領域，中子散射可應用于大型工程部件殘余應力和金屬疲勞的研究；在醫療健康行業，運用這項技術能夠看清蛋白質在不同時間空間尺度上的變化過程……

其中，小角中子散射儀、微小角中子散射儀所探測的是物質內部納米到微米尺度的微觀結構。梁天驕舉例說：“也可用于研究如何調整冰淇淋的成分配方使其更加可口。”他還表示，由于在研究含有氫、鋰等輕元素的能源材料、軟物質等方面的優勢，中子譜儀也成為研究鋰電池的“利器”。

依托散裂中子源工程建設發展的技術，基于加速器的硼中子俘獲治療裝置計劃明年在東莞開展人體臨床試驗，硼中子俘獲治療（Boron Neutron Capture Therapy，以下簡稱BNCT）將為癌癥患者帶來曙光。該裝置的治療原理是硼藥在腫瘤患者體內的癌細胞靶向富集，中子入射“引爆硼藥”，精準“打擊”癌細胞。“對于腦膠質瘤、黑色素瘤和頭頸部復發腫瘤，BNCT是行之有效的治療手段，且已開始嘗試治療肺癌、肝癌、胰腺癌等臟器腫瘤。”梁天驕解釋道。他還提到，要加大科研投入，加強國際合作，加快技術創新和產業化進程，希望盡快將這一科技成果轉化為實際應用，造福癌癥患者。

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把關專家 | 散裂中子源科學中心副主任梁天驕

編輯 | 李婉欣

審核 | 劉肖勇

來源: 廣東科技報

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