报告提要
19世纪末和20世纪前期,X射线及中子的发现使人们找到了研究物质微观结构的强有力的工具。中子的发现及中子散射的应用,使人们不仅可以通过可见光和电子束看世界,还可以用中子来观察物质世界,打开更多的未知之门。
由于中子自身的特性,使得中子散射成为研究物质结构和动力学性质的最理想工具之一,在众多学科领域中被广泛采用。当中子入射到观察研究对象时,中子与材料中的原子核或磁矩发生相互作用,被散射出来。通过测量散射出来的中子能量和动量的变化,就可以研究在原子、分子尺度上各种物质的微观结构和运动规律。这些规律告诉人们:原子、分子在哪里,原子、分子在做什么。这就是中子看世界的方式,这种研究手段就叫中子散射技术。
“工欲善其事,必先利其器”。为了使中子散射技术得到更广泛深入的应用,建设先进的中子源成为首要任务,而基于大型反应堆和强流质子加速器的中子源为目前世界上最先进的设施。中子非常微小。但是,产生中子束的中子源却不是能由一台放在实验桌上的高、精、尖仪器来完成的。它是由数量众多的各种高、精、尖设备和仪器所组成的一个有机的整体。
中子源是开展前沿学科及高新技术研究的先进大型实验平台,其战略意义和社会效益涵盖包括新型能源(可燃冰、储氢材料)、航空器材(大型客机材料)、汽车工业(电动环保汽车电池)、医疗技术(骨胶、新药研发)、治病(老年痴呆病,基因治疗)、生物(人类基因图,DNA和蛋白质结构)、计算机存储(巨磁电阻性材料)、石化工业(原油分析、燃油添加剂效率)及文化遗产等多个领域。
强流质子加速器不仅可以搭起中子平台以服务于生命、环境、材料、医药、物理、化学等学科及工业界,而且可以搭起质子平台以服务于国防(核爆模拟、质子照像)、航天(辐照地面模拟)、农业(辐照)等领域和m介子平台以服务于基础研究(如亚稳态物理)及工业应用(如地质、电池能源)。另外,脉冲中子源建设过程中所发展的一系列先进技术,将为一些重要的大型科学及民用装置如:质子治癌、洁净核能源及核废料处理(ADS)等打下坚实的科学基础,储备丰富的工程经验。
本报告将介绍国际先进中子源的发展及中国先进研究堆、中国散裂中子源及微型脉冲强子源项目的近况及展望。
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