“国之重器”散裂中子源 三成用户来自粤港澳大湾区

编者按：本文来自广州日报。作者冯秋瑜。36氪经授权转载。原文标题《三成用户来自粤港澳大湾区》。

我国迄今为止单项投资规模最大的大科学工程——中国散裂中子源，2020年2月28日，打靶束流功率达到100kW的设计指标，并开始100kW稳定运行供束，达到设计指标时间比原计划的2021年8月提前了一年半。

全世界拥有脉冲式散裂中子源装置的国家仅有英国、美国、日本和中国，中国散裂中子源正在新建8台谱仪，计划在三年内完成，将在国家重大需求和科技前沿做出更大贡献。

中国散裂中子源环形加速器 图片来源：广州日报

从手机到汽车……中子应用服务百姓生活

据梁天骄介绍，截至今年1月底，中国散裂中子源已完成了三轮开放运行，用户申请十分踊跃，供不应求，共完成用户课题160多个。“用户课题覆盖很多方向，围绕国家重大需求，我们取得了多项成果，如航空航天、高铁的高性能结构材料研究、页岩气、页岩油与能源材料等能源相关研究；在磁性材料、纳米功能材料、高效催化剂、自旋电子学、有机太阳能薄膜电池、金属玻璃、高分子聚合物、生物大分子等国际科技前沿也取得了一批成果。”

“绝大部分实验结果，最终都和生活息息相关。”梁天骄介绍，以手机研究为例：利用中子研究锂离子电池的正极、负极材料、电解质以及锂离子的输运通道，可以提高锂电池的容量，提高安全性；利用中子研究手机芯片因中子辐照发生的单粒子效应，可以增进手机的可靠性；利用中子研发的自旋电子学器件，可以提升存储速度、降低能耗；还可以通过中子实验，改进手机外壳结构和加工工艺。“我们首期已对用户开放三台谱仪是粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪，正在建的8台合作谱仪建好之后，会有更好的科学产出，更好地满足用户的需求。”梁天骄表示，预计3年内，8台谱仪就会依次投入使用，每台谱仪都有它自己的“特长”，给不同领域的用户带来收获。

三年内再添“八大金刚” 研究可燃冰、高铁轮轨

“与东莞理工和香港城市大学合作建设谱仪主要用于无序材料研究，预计明年可投入使用。”此外，即将于三年内建成的还有微小角中子散射仪、工程材料衍射仪、高压中子衍射仪等。

“每一台谱仪都有自己的特点，针对不同的应用领域。比如与南方科技大学合作的高压谱仪，可以模拟可燃冰开采时的高压环境，对其进行深度研究。”

中子成像谱仪以及和广东材料基因高等理工研究院合作建设的工程材料衍射仪，可以进行工程大部件的成像检测和应力测试，在产业界需要强烈且迫切，可用于航空、高铁等众多产业的装备研发。

粤港澳大湾区课题占三成 医学、工业为重点方向

中国散裂中子源也是正在建设的粤港澳国际科技创新中心的核心大科学装置之一。梁天骄介绍，已完成的160项用户课题中，来自粤港澳大湾区的约占三分之一，其中来自中国香港、中国澳门的用户大概占总用户的10%。

“香港大学黄明欣团队通过中国散裂中子源的粉末衍射仪分析‘超级钢’的性质，为改进这种钢的断裂、韧性和腐蚀性能提供关键的数据。” 梁天骄介绍，散裂中子源还与香港城市大学、澳门大学中药国家重点实验室、香港中文大学、澳门科技大学等单位的用户也在散裂中子源开展多项实验研究。

据了解，结合粤港澳大湾区发展需求，广东省科技厅资助共建了主要面向生命科学、医药方面的微小角中子散射仪和面向工业用户的能量分辨中子成像谱仪两台谱仪，“这些都是粤港澳大湾区的优势发展领域。” 此外，英国剑桥大学等一些国外用户也已在这里开展了实验。

工作人员在现场作业 图片来源：广州日报

公开数据用户免费使用 部分开放给企业用户

梁天骄介绍，“如果用户的数据是公开发表，实验是免费的。用户提出申请后，我们请外面的专家，根据研究的科学意义、应用前景等来评分，按照得分的次序决定实验机时分配。用户的实验数据如果不想公开，参考国际同类装置惯例需要收费。目前来自产业界的用户比例还较少，这可能与产业界用户对如何利用散裂中子源了解较少有关系，今后散裂中子源将加强与产业界用户的沟通和互动，为他们解决研发中的问题。”

散裂中子源二期已在筹备中，计划用七年时间，再建11台谱仪和实验站。届时，加速器的运行功率将提升到500kW。

中国散裂中子源吸引了数十个海归甚至外籍研究人员。梁天骄介绍说，“随着散裂中子源谱仪数量增加和功率提升，对海内外各类人才和用户的吸引力将更强。”