中国散裂中子源二期工程取得重大突破 束流功率稳定运行达185千瓦

问题——面向国家重大科技需求,中子散射等技术材料结构解析、器件失效分析和工艺优化中作用关键。但长期以来,高水平中子束测试条件不足、关键部件工程化能力薄弱,仍是高端科学仪器实现自主可控的瓶颈。随着用户实验需求快速增长,如何在确保可靠性与安全性的前提下提高束流功率、完善线站体系,成为散裂中子源持续升级的核心任务。 原因——此次取得两项关键进展,既得益于工程建设的阶段性推进,也来自长期技术积累与系统协同攻关。 一上,中子技术发展线站是我国首个基于散裂源的飞行时间型冷热中子测试专用线站,定位“多功能、低本底、高机时利用效率”,对中子传输、模式切换和实验终端定位精度提出更高要求。研制团队联合多专业组持续攻关,小夹角分束中子传输、多工作模式布局与快速切换、实验终端高精度重复定位等关键环节形成系统方案,保障线站设备研制、安装集成和带束调试按计划推进,使其成为二期工程开工以来首个实现出束的线站。 另一上,束流功率提升至185千瓦并实现稳定供束,是装置性能提升与二期建设节点叠加推进的结果。注入系统升级后,快循环同步加速器束流动力学特性发生变化;环高频、电源等关键硬件更新引入新的耦合效应;直线加速器硬件性能限制与能量抖动等因素叠加,使束流物理模拟与实际测量出现偏差,调束难度明显增加。针对复杂工况,科研团队高功率条件下反复迭代束流参数、优化关键设备运行窗口并验证功率提升技术路线,最终实现高功率稳定供束,再次刷新我国散裂中子源束流功率纪录。 影响——线站出束与功率提升形成“能力建设+性能提升”的叠加效应,直接增强我国中子科学装置的综合供给能力。中子技术发展线站定位为“中子技术孵化器”,可面向材料、器件、方法学与计量等多类型中子束流测试研究。投入运行后,将为中子探测器、中子导管、中子极化器、中子斩波器等关键部件的研发验证与批量测试提供所需束条件,推动高端科学仪器从样机验证走向工程化应用与规模化供给,提升有关领域自主保障能力。 同时,束流功率达到185千瓦并稳定运行,将缩短用户实验时间、提高装置使用效率,为新能源材料、高性能合金、航空航天结构件、半导体与芯片相关材料等前沿方向提供更强支撑。更重要的是,本次攻关在高功率条件下系统检验了硬件升级后的匹配性与运行可靠性,形成可复制、可延伸的调束经验,为后续持续提升功率、推进二期工程建设提供关键工程数据与运行方法。 对策——从工程管理和技术路线看,下一阶段需要在“稳运行、强能力、促转化”上合力推进:其一,以稳定供束为底线,完善关键设备健康监测与运维体系,提升长周期运行可靠性;其二,围绕二期工程总体目标加快线站体系建设,推动更多线站尽早进入调试与用户运行阶段,形成更完整的实验能力布局;其三,强化“装置—高校院所—企业”协同机制,依托中子技术发展线站等平台,贯通部件测试、标准验证与应用示范,推动关键科学仪器与核心部件的国产化研发、质量控制与产业化应用。 前景——作为国家重大科技基础设施的重要组成部分,中国散裂中子源线站扩展与功率提升将持续放大装置供给能力对原始创新与产业创新的带动作用。随着二期工程进行、关键技术路线在高功率运行中持续验证完善,我国有望在中子源关键系统、束流控制与高端中子科学仪器研制上形成更强整体能力,为更多跨学科重大科学问题提供高质量实验条件,深入提升我国在国际大科学装置领域的竞争力和影响力。

中国散裂中子源的连续突破,反映了我国大科学装置建设能力的整体跃升。在科技自立自强的大背景下,这类基础研究平台的持续升级,不仅有助于产出更多原创成果,也将为关键核心技术攻关提供更坚实的支撑。随着二期工程全面推进,中国在世界中子科学版图中的位置正在不断提升。