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國(guó)之重器“超級(jí)顯微鏡”誕生 可治療癌癥檢測(cè)飛機(jī)高鐵安全

編輯:王軍      信息來源: 未來網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2018-3-27

 

  未來網(wǎng)(www.k618.cn 中央新聞網(wǎng)站)北京3月26日電(見習(xí)記者 何欣)“散裂中子源就像是個(gè)超級(jí)顯微鏡,用中子當(dāng)“探針”,探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。治療癌癥、檢測(cè)飛機(jī)高鐵安全性都需要用到它。”散裂中子源項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳和生院士表示。

功率源設(shè)備大廳 (中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究所供圖)

  3月25日,中國(guó)建成首臺(tái)散裂中子源。中國(guó)航天科工二院23所下屬航天廣通為工程中加速器提供的近50臺(tái)套功率源設(shè)備全部達(dá)到驗(yàn)收指標(biāo),“超級(jí)顯微鏡”的“動(dòng)力心臟”將開始工作。

  迎難而上 “超級(jí)顯微鏡”開創(chuàng)國(guó)產(chǎn)先例

  中國(guó)散裂中子源是一臺(tái)什么樣的科學(xué)裝置?

  散裂中子源項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳和生院士以光學(xué)顯微鏡和棒球場(chǎng)比喻說明:“很多人都用過光學(xué)顯微鏡去觀察肉眼無法直接看到的細(xì)胞和細(xì)菌。而中子探測(cè)的世界,可能更微觀,用中子照相的方法,可以觀測(cè)一滴水是如何從一株植物的根部運(yùn)輸?shù)街θ~上。如果原子的直徑能放大到棒球場(chǎng)那么大,那中子就像場(chǎng)中一個(gè)螞蟻那么小,這小到用放大鏡也看不見的粒子。”

  陳和生解釋,中子并不好產(chǎn)生。

  將質(zhì)子加速到相當(dāng)于0.9倍光速速度,當(dāng)“子彈”去轟擊原子系數(shù)很高的重金屬靶,金屬靶的原子核會(huì)被撞擊出質(zhì)子和中子兩種粒子,科學(xué)家通過特殊的裝置“收集”中子,中子散射就像“探針”,可以探索物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。

  陳和生說,把質(zhì)子加速到0.9倍光速是核心技術(shù),射頻功率源系統(tǒng)是粒子加速的關(guān)鍵,可以說這些系統(tǒng)是“超級(jí)顯微鏡”的“動(dòng)力心臟”。

  據(jù)悉,射頻功率源系統(tǒng)中很多關(guān)鍵設(shè)備尚無國(guó)產(chǎn)先例,再加上可靠性要求極高,中國(guó)航天人則迎難而上,啃了一個(gè)又一個(gè)硬骨頭,為散列工程設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化和系統(tǒng)工程的順利進(jìn)行提供了強(qiáng)有力的支撐和保障。

  十年磨一劍 首臺(tái)散裂中子源“誕生記”

  據(jù)了解,散裂中子源項(xiàng)目之所以可以取得今天的成果,是因?yàn)椴粩嗟难芯吭囼?yàn)和中國(guó)航天人不分晝夜的堅(jiān)守和思考。

保障隊(duì)伍在散裂中子源工藝測(cè)試現(xiàn)場(chǎng) (中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究所供圖)

  2006年冬天,項(xiàng)目組涉足一個(gè)沒有試水過的領(lǐng)域,熬夜自制了一件高精度水冷盤,在鐵氧體加載腔投標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)驚艷亮相,贏得評(píng)委們的“芳心”,獲得了散裂中子源的首單500kW高頻功率源項(xiàng)目,開始了與這個(gè)國(guó)家大科學(xué)工程10多年的緣分。

  項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姜勇表示,為散列工程提供的很多功率源都是第一次研發(fā),比如325MHz電子管高頻功率源,因?yàn)楹诵闹笜?biāo)全部高于國(guó)外同類型功率源,在國(guó)際上都是首次應(yīng)用,國(guó)外實(shí)驗(yàn)室和外方廠家也沒有類似經(jīng)驗(yàn),可以說越過這道坎就是世界領(lǐng)先。產(chǎn)品光在所內(nèi)研發(fā)就用了3年,成品更是在用戶現(xiàn)場(chǎng)配合加速器調(diào)試了4年。

  作為整個(gè)工程最后一個(gè)招標(biāo)的項(xiàng)目,引出脈沖電源肩負(fù)著將速流引出的重任,技術(shù)指標(biāo)苛刻,研制的時(shí)間卻很緊張。工程進(jìn)度在前,黃永清、陳雪宇、崔恒善、李成祖、孫永紅、董亮、邵炫、郭新濤等設(shè)計(jì)人員通宵達(dá)旦討論設(shè)計(jì)方案和仿真分析,將設(shè)計(jì)圖紙反復(fù)審核7次。

  2016年12月,經(jīng)用戶檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于合同要求,部分指標(biāo)優(yōu)于歐洲散裂工程同類設(shè)備,順利完成現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收與交付工作,成為中國(guó)航天人承擔(dān)的散裂項(xiàng)目總體工程中第一個(gè)交付的項(xiàng)目。

  2017年8月28日,中國(guó)散裂中子源首次打靶成功獲得中子束流,中國(guó)航天人提供的核心關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,不辱使命。

  2018年3月,航天廣通派出由魏世東、趙海琪、姜勇、李艷東、孫世春組成的實(shí)驗(yàn)隊(duì)駐扎在散裂中子源工藝測(cè)試現(xiàn)場(chǎng),跟蹤保障設(shè)備運(yùn)行,再一次出色完成了任務(wù)。

  不負(fù)重托 進(jìn)入國(guó)際同類裝置先進(jìn)行列

  據(jù)悉,散裂中子源的建成恰逢“大科學(xué)裝置的盛世”,裝置將肩負(fù)發(fā)展中國(guó)中子散射研究和應(yīng)用的重任,及擔(dān)當(dāng)國(guó)家科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的核心裝置重托。

  此外,中國(guó)散裂中子源通過自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新,在靶站、譜儀方面也取得了一系列重大技術(shù)成果,設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率超過90%,顯著提升了我國(guó)在磁鐵、電源、探測(cè)器及電子學(xué)等領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力,使我國(guó)在強(qiáng)流質(zhì)子加速器和中子散射領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大跨越,技術(shù)和綜合性能進(jìn)入國(guó)際同類裝置先進(jìn)行列。

  建成后的中國(guó)散裂中子源成為中國(guó)首臺(tái)、世界第四臺(tái)脈沖型散裂中子源,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)脈沖中子應(yīng)用領(lǐng)域的空白,為我國(guó)材料科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)、資源環(huán)境、新能源等方面的基礎(chǔ)研究和高新技術(shù)開發(fā)提供強(qiáng)有力的研究手段,并為解決國(guó)家可持續(xù)性發(fā)展和國(guó)家戰(zhàn)略需求的許多瓶頸問題提供先進(jìn)研究平臺(tái),對(duì)滿足國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、解決前沿科學(xué)問題具有重要意義。

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