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中国十个“大科学装置”作者：安利来源：《百科知识》2016年第17期随着中国500米口径球面射电望远镜（FAST）的全面竣工，标志着我国“大科学装置”又完成新的一项。
正如国际空间站、国际热核聚变实验堆、欧洲大型强子对撞机，大科学装置是指那些需要“大手笔”建设，并能长期稳定运行，来实现重要的前沿性的科学技术目标的大型设施。
下面就介绍我国一些正在运行或在建的大科学装置。
1. 正负电子对撞机北京正负电子对撞机（BEPC）是中国第一台大科学装置，也是中国第一台高能加速器，1990年建成运行，后又经过一系列改造，已在高能物理研究方面取得了多项国际领先的成果。
到2020年，BEPC的科学目标就基本完成了，科学家设想，未来建成一个50～100千米周长的环形正负电子对撞机CEPC，进一步将CEPC改建成一个超级质子对撞机。
2. 郭守敬巡天望远镜郭守敬巡天望远镜全称是大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST），它位于中科院国家天文台河北兴隆观测基地。
自2012年9月正式巡天以来，已捕获700余万条高质量恒星光谱，超过此前全球所有已知光谱巡天项目获得数据的总和。
光谱包含着关于恒星各种特性的信息，能够揭示其运动状态、温度、质量和化学成分。
3. EAST装置EAST由“实验”“先进”“超导”“托卡马克”4个英文单词的首字母组成，也称“东方超环”，位于中科院合肥等离子体研究所。
“托卡马克”是一环形装置，外面缠绕着线圈，通电时内部会产生强大的磁场，来约束核聚变材料产生的高温等离子体，从而实现人类对聚变反应的控制。
EAST是世界上第一个建成并正式投入运行的全超导“托卡马克”实验装置，而且是世界上第一个非圆截面全超导“托卡马克”实验装置。
4. 神光II装置“托卡马克”装置的“磁约束聚变”是实现可控核聚变反应的一条途径，另一条途径则是“惯性约束聚变”，即把强大的激光束聚焦到核聚变材料制成的微型靶丸上，在瞬间产生极高的高温和极大的压力，被高度压缩的稠密等离子体在扩散之前，即完成全部核反应。
散裂中子源
散裂中子源是专业术语，拼音为sàn liè zhōng zǐ yuán，当一个中等能量的质子打到重核（钨、汞等元素）之后会导致重核的不稳定而“蒸发”出20-30个中子，这样重核“裂开”并向各个方向“发散”出相当多的中子，大大提高了中子的产生效率，按这种原理工作的装置称为散裂中子源。
在中子未被发现以前，人们对于原子核的内部结构不完全清楚，发现中子之后，人们才知道原子核是由中子与质子组成的。
因此，中子的发现对认识原子核内部结构是一个转折点，具有重大的理论意义，也为原子能的利用开辟了道路，可以说中子敲开了人类进入原子能时代的大门。
选择题专项练(二)(满分:40分时间:30分钟)一、单项选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。
每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2021山西晋中高三二模)中国散裂中子源工程(CSNS)打靶束流功率已达到100 kW的设计指标,并开始稳定供束运行,技术水平达到世界前列。
散裂中子源是由加速器提供高能质子轰击重金属靶而产生中子的装置,一能量为109 eV的质子打到汞、钨等重核后,导致重核不稳定而放出20~30个中子,大大提高了中子的产生效率。
关于质子和中子,下列说法正确的是()A.原子核由质子和中子组成,稳定的原子核内,中子数一定大于质子数B.原子核的β衰变,实质是原子核外电子电离形成的电子流,它具有很强的穿透能力C.卢瑟福在原子核人工转变的实验中发现了中子D.中子不带电,比质子更容易打入重核内2.(2021江西高三二模)我国的5G技术世界领先,该项技术在传输、时延、精度方面比4G大有提高,我国许多公司已将该技术应用于汽车的无人驾驶研究。
某公司在研究无人驾驶汽车的过程中,对比甲、乙两辆车的运动,两车在计时起点时刚好经过同一位置沿同一方向做直线运动,它们的速度随时间变化的关系如图所示,由图可知()A.甲车任何时刻加速度大小都不为零B.在t=3 s时,两车第一次相距最远C.在t=6 s时,两车又一次经过同一位置D.甲车在t=6 s时的加速度与t=9 s时的加速度相同3.(2021广东深圳高三一模)如图所示,用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点,在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。
现将磁铁从A处由静止释放,经过B、C到达最低处D,再摆到左侧最高处E,圆环始终保持静止,则磁铁()A.从B到C的过程中,圆环中产生逆时针方向的电流(从上往下看)B.摆到D处时,圆环给桌面的压力小于圆环受到的重力C.从A到D和从D到E的过程中,圆环受到摩擦力方向相同D.在A、E两处的重力势能相等4.(2021天津高三模拟)我国战国时期墨家的著作《墨经》记载了利用斜面提升重物的方法。
散裂中子源原理
散裂中子源是一种产生中子束的装置，其原理基于核反应。
散裂中子源通常使用高速轰击靶材来产生中子。
具体原理如下：
1. 加速器：使用粒子加速器将高能质子或电子加速到较高能量。
质子加速器常用于产生中子，而电子加速器常用于产生X 射线。
2. 靶材：选择特定的靶材，通常是重元素（如铀、钚等）或者轻元素（如氢、锂等）。
当高能粒子与靶材相互作用时，会发生核反应，产生大量的次级粒子，其中包括中子。
3. 散射：经过靶材反应后，产生的中子具有较高的能量和速度。
这些中子会通过散射装置，如散射器或减速器，进行进一步处理。
散射器通常使用中子散射材料，如水、金属等，可以改变中子的方向和能量。
4. 选择性：通过控制散射装置和其他组件的设计，可以选择性地过滤和调整中子束的能谱和强度。
例如，可以使用中子选择器或中子过滤器来选择特定能量范围的中子。
5. 检测：最后，通过在目标区域放置中子探测器或其他辐射探测器来检测和测量中子束的强度、能量和方向。
散裂中子源可以应用于多种领域，如材料科学、核物理、生命科学等。
它们提供了研究物质结构、材料性质和核反应等方面的重要工具。
中国散裂中子源伴生质子辐照实验平台及其技术参数的确定谭志新;敬罕涛;樊瑞睿;黄良生;蒋伟;李强;何泳成;王林;于永积;宁常军;黄蔚玲;邱瑞阳;曾磊;孙晓阳;曹秀霞;马娜;李论【期刊名称】《现代应用物理》【年(卷),期】2024(15)2【摘要】为了利用负氢离子加速器中伴随产生的质子成分,中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)在直线加速器末端建设了伴生质子辐照实验平台(associated protons experimental platform,APEP)。
为了确定其性能参数,采用散射测量、束斑照相、同位素活化法等实验方法对伴生质子辐照实验平台的主要参数进行了刻度。
实验证实,该辐照平台可以提供的质子能量范围为10~80 MeV,束斑分布均匀,束流强度范围为1.2×10^(7)~4.0×10^(9) cm^(-2)·s^(-1)。
伴生质子辐照实验平台运行稳定,每年提供超过5000 h的束流时间,可以满足宇航器件可靠性测试、探测器刻度、辐照育种以及材料抗辐照特性测试等多种应用需求。
【总页数】9页(P94-102)【作者】谭志新;敬罕涛;樊瑞睿;黄良生;蒋伟;李强;何泳成;王林;于永积;宁常军;黄蔚玲;邱瑞阳;曾磊;孙晓阳;曹秀霞;马娜;李论【作者单位】散裂中子源科学中心加速器技术部;中国科学院高物理研究所东莞研究部【正文语种】中文【中图分类】TL929【相关文献】1.中国散裂中子源/快循环质子同步加速器射频同步相位环路的数字化控制2.中国散裂中子源直线加速器高功率自动老炼平台研制3.中国散裂中子源快循环同步环形加速器横向准直器上质子束流损失造成的中子场分布4.中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行5.中国散裂中子源二期靶站关键部件辐照损伤模拟计算因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
什么是散裂中子源？散裂中子源是如何发挥作用呢？
近年来，一个接一个的国产高科技极大鼓舞着我们的科技信心，从看向宇宙深处的“天眼”，到再创中国深度的“蛟龙号”，我们上天入海在宏观的世界里大展宏图的同时，不要忽略同样广阔天地大有可为的微观世界。
3月25日，中国首台脉冲型散裂中子源落地广东东莞，它的建成填补了中国国内脉冲中子应用领域的空白，和世界上正在运行的美国散裂中子源、日本散裂中子源与英国散裂中子源一起，构成世界四大脉冲散裂中子源。
那幺问题来了：
什幺是散裂中子源？
它能给我们的生活带来什幺样的改变？
又会不会对环境、对我们的健康带来什幺影响？。
中国散裂中子源介绍
中国散裂中子源是我国自主设计、建造和运行的大科学装置之一，是中国科学院高能物理研究所承担的重大科技基础设施项目。
该装置主要用于中子散裂实验和中子晶体学研究，在材料科学、物理学、化学等领域具有重要的应用价值。
中国散裂中子源由两个主要部分组成，即加速器和散裂装置。
加速器负责将质子加速到高能状态，然后撞击靶材产生中子。
散裂装置则用于将中子散射到待测样品上，然后通过检测散射中的信息来研究样品的结构和性质。
中国散裂中子源采用先进的技术和设备，如超导加速器、高速旋转的散裂样品、高精度的探测器等。
这些技术和设备保证了中子源的高能量、高流强和高稳定性，从而能够取得高质量的中子散裂实验数据。
中国散裂中子源的建设和运行已经取得了重要的科学成果和应用成果。
它在材料科学、物理学、化学等领域的应用已经开始取得了广泛的认可和应用。
随着中
国散裂中子源的不断发展和完善，它将为我国的科学技术进步和经济社会发展做出更大的贡献。
中国散裂中子源工作原理
散裂中子源是一种用于产生高能中子的重要科研工具。
其工作原理主要包括三个步骤：质子加速、靶材直接或间接转化产生源中子、中子从透镜中发射。
第一步：质子加速
散裂中子源主要使用质子加速器作为驱动器，将质子加速到一定的能量，作为与靶材
相互作用的粒子。
一般使用直线加速器（LINAC）/ 循环加速器（CYC）/超导电子回旋加速器（CEA）。
第二步：靶材直接或间接转化产生源中子
当质子束穿入靶材中时，由于其高能，靶材原子的电子被剥离，散裂出来的中子与原
子核碰撞，从而使原子核激发并发生裂变，释放出中子。
在散裂中子源中，我们通常使用
金属靶材，如钨、钇等。
除了直接裂变法外，还可通过中子反应或核反应转化产生源中子。
例如，利用锂靶材
的散裂中子源，质子束首先将锂原子核激发到高能的中间态，然后受氢原子的反应转化为
中子。
第三步：中子从透镜中发射
中子裂变后，由于其轨迹是非常不规则的，因此需要通过透镜将其聚集起来，让相同
能量的中子的轨迹相似，并形成一个束。
中子束是经过几次反射和折射形成进一步聚焦和
成形的。
最后，通过垂直或水平的中子束管将中子束传送到实验室，以用于各种材料研
究。
总之，散裂中子源产生高能中子的基本原理是：首先将质子加速到特定能量，然后使
其与靶材原子核相互作用，导致原子核发生激发、裂变、固有广义剩余核子共振等反应，
从而产生源中子。
最后，使用中子透镜将中子束型成符合实验需要的样子，传送到实验室
进行应用研究。
中国散裂中子源简介韦 杰一、中子散射1932年,查德威克发现了中子,人们认识到原子核由带正电的质子和不带电的中子构成。
中子的发现及应用是20世纪最重要的科技成就之一。
当一束中子入射到所研究的对象上时,与研究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,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,告诉人们原子、分子在哪里,原子、分子在做什么,这种研究手段就叫中子散射技术。
用于中子散射的中子,波长从几埃到几十埃、能量在毫电子伏特到电子伏特之间,分别与物质中原子分子之间的距离和相互作用能量相当。
图1 中子不带电、具有磁矩、穿透性强,能分辨轻元素、同位素和近邻元素以及具有非破坏性,使中子散射成为研究物质结构和动力学性质的理想探针之一,是多学科研究中探测物质微观结构和原子运动的强有力手段。
自1936年成功进行首次中子衍射实验以来,中子散射已广泛用于物理、化学、材料、生物、地质、能源、医疗卫生和环境保护等众多研究领域。
同步辐射产生的高亮度X 射线,主要与原子外围的电子云发生相互作用,从而探知物质的微观信息;而中子是电中性的,它与电子云基本不发生相互作用,而主要与物质中的原子核相互作用。
因此,作为探测微观结构的两种主要探针,同步辐射和中子散射看到的正好是物质的两个不同方面。
这种优势互补已被许多学科用来准确研究物质中原子的位置、排列、运动和相互作用等,图1是利用中子散射观察到的含水溶解酵素蛋白和肌红蛋白的结构。
中子散射的作用既与同步辐射互补,又具有独特和不可替代性。
其先进性与优越性表现在:①具有宽泛的波长范围:从零点几埃到亚微米范围内连续可调。
是度量原子、分子和原子分子团簇间距离从埃到纳米范围内的凝聚态物质微观结构最适合的标尺;②有合适的能量覆盖:热中子的能量从微电子伏特到电子伏特,与凝聚态物质中的大部分动态过程的能量相当,适合研究物质中各种不同的相互作用和动态过程;③能精确确定轻原子的位置;④能区分同位素:原子核内中子数的变化可以极大地影响其对中子的散射。
