8月28日上午10時，位于廣東東莞的中國散裂中子源（CSNS）靶站譜儀控制室內(nèi)，科研人員凝視著屏幕，緊張待命。只見工程總指揮兼工程經(jīng)理陳和生院士一聲指令，從加速器引出的質(zhì)子束流首次打向金屬鎢靶，順利獲得中子束流。在場的工程人員激動地見證了這歷史性的一刻——中國散裂中子源首次打靶成功！中國有了自己的散裂中子源。

位于地下17米深處的中國散裂中子源直線加速器。

被譽為“超級顯微鏡”的散裂中子源是了解微觀世界的利器，原本僅英國、美國和日本三國擁有此設(shè)備。CSNS作為我國“十二五”期間建設(shè)的最大規(guī)模大科學(xué)裝置，將成為發(fā)展中國家的第一臺散裂中子源，躋身世界4大脈沖散裂中子源行列， 為高水平的科研成果提供有力支撐，并為解決國家可持續(xù)發(fā)展和國家安全戰(zhàn)略需求的許多瓶頸問題提供先進(jìn)平臺。

這個擁有“火眼金睛”的國之重器究竟長什么樣？又將發(fā)揮怎樣的作用？

小中子，大裝置

國產(chǎn)化率超96%

深入地下17米深處的CSNS加速器隧道，記者得以窺見這個即將封閉進(jìn)入試運行的“龐然大物”——它包括1臺8千萬電子伏特的負(fù)氫離子直線加速器、1臺16億電子伏特的快循環(huán)質(zhì)子同步加速器、2條束流運輸線、1個靶站、首批建設(shè)的3臺譜儀等。

那么，CSNS何以成為了解微觀世界的“超級顯微鏡”？這要從微小而神奇的中子說起。

眾所周知，X射線能拍攝人體的醫(yī)學(xué)影像。而在材料學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)藥等領(lǐng)域，科學(xué)家們也希望有一種工具，能像X射線一樣拍攝到材料的微觀結(jié)構(gòu)。中子散射技術(shù)就是這樣一種強有力的工具，能研究諸如DNA、蛋白質(zhì)、飛機(jī)材料等的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

中國科學(xué)院院士陳和生告訴記者，中子的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用是20世紀(jì)最重要的科技成就之一。由于中子不帶電、穿透性強，能分辨輕元素、同位素和近鄰元素，并具有非破壞性，這使得中子散射成為研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和動力學(xué)性質(zhì)的理想探針之一。

“當(dāng)中子入射到樣品上，與其原子核或磁矩發(fā)生相互作用，產(chǎn)生散射，就可以通過測量散射的中子能量和動量的變化，研究各種物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律?！标惡蜕菏拷忉專白鲆粋€形象的比喻，假設(shè)面前有一張看不見的網(wǎng)，我們不斷扔出很多玻璃彈珠，有的穿網(wǎng)而過，有的打在網(wǎng)上，彈向不同角度。如果把這些彈珠的運動軌跡記錄下來，就能大致推測出網(wǎng)的形狀；如果彈珠發(fā)得夠多、夠密、夠強，就能把這張網(wǎng)精確地描繪出來，甚至推斷其材質(zhì)”。

雖然中子如此微小，但產(chǎn)生強中子束的散裂中子源卻是異常龐大的裝置，是各種高、精、尖設(shè)備組成的整體。世界上正在運行的脈沖式散裂中子源主要有英國的 ISIS、美國的SNS和日本的J-PARC，中國的CSNS是全球第四臺。

“CSNS的建設(shè)攻克了許多關(guān)鍵核心技術(shù)難題，設(shè)備國產(chǎn)化率超過96%。許多設(shè)備的研制達(dá)到國內(nèi)外先進(jìn)水平?！标惡蜕菏孔院赖亟榻B。

如此高的國產(chǎn)化率是如何實現(xiàn)的？工程副總經(jīng)理傅世年分享了設(shè)備研發(fā)中不為人知的故事，“拿加速器技術(shù)來說，與國內(nèi)外大多數(shù)加速器不同，CSNS快循環(huán)同步加速器上的主磁鐵真空室不能采用金屬材料，必須采用陶瓷。這種大尺寸陶瓷真空室技術(shù)要求特殊，國外公司要價極高。經(jīng)費有限，我們決心自己研制?？萍既藛T同時與多個廠家合作，幾年間反復(fù)多次研制，終于研發(fā)出滿足設(shè)計要求的樣機(jī)，得知消息后，國外公司立刻大幅降低了報價”。

天上地下顯身手

5年內(nèi)或開啟腫瘤治療新時代

歷經(jīng)10年建設(shè)，CSNS即將完工，很快開啟了產(chǎn)業(yè)化探索的第一步。