簡單地說,散裂中子源就是一個用中子來了解微觀世界的工具。當(dāng)一個高能質(zhì)子打到重原子核上時,一些中子被轟擊出來,這個過程被稱為散裂反應(yīng)。被轟擊的原子核溫度升高,更多的中子就會“沸騰”起來并脫離原子核的束縛。如果將一個壘球用力投到裝滿球的筐中,有一些球會立刻蹦出來,而更多的球則會彈跳并翻出筐外,散裂反應(yīng)與這個過程很相似。每個與原子核相作用的質(zhì)子能夠轟擊出20到30個中子。
從上世紀(jì)80年代開始發(fā)展起來的、基于先進(jìn)加速器技術(shù)的散裂中子源是目前世界上最先進(jìn)的中子源,它的基本原理是用高能強(qiáng)流質(zhì)子加速器產(chǎn)生能量在1GeV以上的質(zhì)子束轟擊重元素靶(如鎢或鈾),在靶中發(fā)生散裂反應(yīng),產(chǎn)生大量的中子。它為眾多學(xué)科前沿領(lǐng)域的研究提供了一種最先進(jìn)、不可替代的研究工具,如凝聚態(tài)物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)、核科學(xué)等。
散裂中子源與反應(yīng)堆中子源各具特色,是相互補(bǔ)充的研究手段。我國在反應(yīng)堆中子散射研究中已有較深厚的基礎(chǔ),可為進(jìn)一步發(fā)展散裂中子源先進(jìn)技術(shù)提供有力支持。散裂中子源的特點是在較小的體積內(nèi)可產(chǎn)生較高的脈沖中子通量,能提供的中子能譜更加寬廣,大大擴(kuò)展了中子科學(xué)研究的范圍;它具有高脈沖通量和優(yōu)越的脈沖時間結(jié)構(gòu),低本底,且不使用核燃料,只產(chǎn)生極少量活化產(chǎn)物等獨特優(yōu)點。
近年來,隨著強(qiáng)流加速器技術(shù)的發(fā)展,百千瓦到兆瓦級束流功率的散裂中子源成為國際公認(rèn)的新一代高通量、寬波段、高效安全的中子源。進(jìn)入21世紀(jì),美、日、歐等發(fā)達(dá)國家認(rèn)識到能提供更高中子通量和中子利用效率的散裂中子源在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的重要地位,把建設(shè)高性能散裂中子源作為提高科技創(chuàng)新能力的重要舉措,相繼斥巨資建設(shè)新一代的散裂中子源。我國也需要有這種科學(xué)裝置來滿足科學(xué)家的研究工作。
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