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(qiáng),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(yùn)動規(guī)律?!标惡蜕菏拷忉?,“做一個(gè)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(yùn)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(qiáng),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(qiáng)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(yùn)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(shí)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(jià)極高。經(jīng)費(fèi)有限,我們決心自己研制??萍既藛T同時(shí)與多個(gè)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(jì)要求的樣機(jī),得知消息后,國外公司立刻大幅降低了報(bào)價(jià)”。
天上地下顯身手
5年內(nèi)或開啟腫瘤治療新時(shí)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。
8月11日,中科院高能物理研究所與東陽光集團(tuán)簽署合作協(xié)議,雙方將利用散裂中子源開展硼中子俘獲療法(BNCT)項(xiàng)目,有望在未來5年內(nèi)開啟國內(nèi)腫瘤治療新時(shí)代?!癇NCT是一種利用中子射線治療腫瘤的技術(shù),能有效殺死癌細(xì)胞而不損傷周邊組織,具有安全性高、定位精確、價(jià)格相對低廉等特點(diǎn)?!睎|陽光集團(tuán)董事長張中能說。