在前两期“大科学装置之‘显微镜’——中国散裂中子源”推送中，我们已经了解中子作为大科学装置的“显微镜”的特点与优势，和怎样产生大量超级“显微镜”。那么中国散裂中子源又有什么样的意义与作用呢？

“1998年6月，德国一辆城际快车意外出轨，最后查出事故元凶竟然是老化的车轮。车轮是在英国散裂中子源上检测的，发现其中有内部裂痕。”这是中国散裂中子源工程总指挥、工程经理、中科院院士陈和生说明散裂中子源的意义时所类比的一个例子。

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灾难发生的关键。现在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。

此外，据陈和生介绍，散裂中子源技术在生物、生命、医药等研究领域也发挥着X射线无法替代的作用，并与同步辐射光源互为补充，成为基础科学研究和新材料研发的最重要平台之一。例如，散裂中子源的质子和中子可用于肿瘤的放射性治疗研究，已在许多发达国家得到应用。还有，在新型清洁能源可燃冰的开发利用中，散裂中子源高压下的中子衍射技术可用来研究可燃气体甲烷水合物的形成机制和稳定条件，其研究成果将为安全、高效地开采和利用可燃冰提供科学依据。

中子散射技术的各种应用 

散裂中子源的应用不仅仅在研究领域。在工农业生产领域，它可以研究石油输油管线裂纹的成因、研究大豆根系的生长情况；在航空航天领域，通过散裂中子源项目发展起来的强流质子加速器，可以研究航天器件辐照效应的地面模拟实验；在生命医疗领域，散裂中子源的质子和中子可用于肿瘤的放射性治疗研究，并已在许多发达国家应用……

中国散裂中子源设计效果图

CSNS装置的建设也将大大加强国内中子散射科学和应用界的国际交流和合作，为我国的中子散射技术和应用在国际前沿领域占据一席之地提供良好的机遇。

“CSNS建设过程中，质子加速器、靶站、中子谱仪的建设，都涉及大量具有战略意义的高技术，这些技术难关需要中国最高水平的科研力量携手攻克。所以，该项目的建设将吸引大批世界级的科学家前来进行科研活动，建成后将吸引国内外逾600名专家学者汇聚东莞搞研究。”中国科学院物理研究所党委书记孙牧说。

那么当前世界中子散射技术与应用发展如何？有哪些实验室在进行研究呢？

世界上的脉冲式散裂中子源 

英国卢瑟福实验室的ISIS，从上世纪八十年代建成一直到2007年，一直是世界上亮度最高的散裂中子源。它利用直线加速器将负氢离子加速到70MeV，通过剥离注入到快循环同步加速器，把质子进一步加速到800MeV后轰击钨靶，其脉冲中子通量已高出通量最高的反应堆近一个量级。

英国散裂中子源的快循环同步加速器 

美国橡树岭国家实验室为主的六大核科学国家实验室携手合作建造了一台第一期设计束流功率为1.4MW的散裂中子源SNS，总投资高达14亿美元。通过七年多的紧张建设，SNS于2006年4月28日，产生出第一束中子；到2007年8月，束流功率达到160kW，超过英国的ISIS。 

美国散裂中子源鸟瞰图

日本原子能研究所与高能加速器研究机构合建的的强流质子加速器研究联合装置J-PARC工程总投资约18亿美元，于2009年上半年建成并投入运行。2009年11月，束流功率达到120kW，12月进一步达到300kW（持续1小时）。

日本散裂中子源鸟瞰图 

中国散裂中子源（CSNS）是国家“十一五”期间立项、“十二五”重点建设的大科学装置，是国际前沿的高科技、多学科应用的大型研究平台，建成后，CSNS将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源，和世界上正在运行的美国散裂中子源、日本散裂中子源与英国散裂中子源一起，构成世界四大脉冲散裂中子源。 

中国散裂中子源园区效果图

本期物院科普——散裂中子源|探索物质微观结构的“超级显微镜”就暂告一段落，有什么意见建议欢迎在后台留言，感谢您的支持。

资料来源：

环球物理——“中子”的功能如此强大，你知道吗

网易新闻——中国散裂中子源有什么用？你想了解的都在这儿了

果壳科学人——厉害了，中国人自己的散裂中子源！

编辑：老鸵

校对：红酒皇

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