廣東啟用散裂中子源四台譜儀 助提升航天及高鐵等大型部件可靠性

撰文:蘇子牧
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大科學裝置是打造原始創新的國之重器。日前,中國散裂中子源四台譜儀在廣東東莞投入運行。
據央視周三(11日)報道,截至目前,中國投入運行和正在建設的大科學裝置達到50多個,在材料、能源、生命、工程技術等學科領域的佈局框架已初步成形。

報道稱,如果說高海拔宇宙線觀測站是捕獲高能粒子雨的巡天探測裝置,那位於廣東的散裂中子源就像是一個超級顯微鏡,可以為材料科學、生命科學等提供重要平台。中國散裂中子源2018年建成,成為世界四大脈衝散裂中子源之一。如今,這一大科學裝置已有四台譜儀正式投入運行,成為重要的原始創新策源地。

位於廣東東莞松山湖的中國散裂中子源,科研人員正在調試的這台譜儀設備,在改造升級之後將用於航空航天、高鐵等大型高端部件的殘餘應力可靠性檢測。

中國科學院高能物理研究所東莞研究部中子科學部副主任張俊榮指出:「我們現在在做的調試正在給下一個用户實驗做準備,他們做的這個材料是高端軸承,我們現在重要的是要推進這個國產的高端軸承的一個突破。」

運用於航空發動機的中國國產高端軸承要想通過鑑定投入使用,就需要測量它的殘餘應力並提升加工工藝,這也是散裂中子源的重要任務之一。由於中子不帶電,穿透性強,可研究高温、高壓、極低温、強磁場等極端條件下的物質特性,在研究高端軸承等大型部件內部結構和應力方面具有獨特優勢。

中國散裂中子源正式運行以來,加速器質子束流打靶功率達100千瓦,提前一年半達到設計指標。目前已服務全球2,600多位用户,完成課題超過500項,包括新型鋰離子電池材料結構、太陽能電池、晶片中子單粒子效應等,同時也開展了航空材料、可燃冰、頁岩氣和催化劑等領域的前期研究。

目前,中國散裂中子源正準備進行二期工程建設,未來譜儀數量將擴建到20台左右,打靶功率將從100千瓦提升到500千瓦,意味着在同樣實驗精度下,數據採集時間是原來的五分之一,而且可以研究更小的樣品,觀察更快的過程,為前沿科學研究、國家重大需求和國民經濟發展提供更先進的研究平台。