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3月30日，中国散裂中子源二期工程在东莞松山湖科学城启动建设。作为国家重大科技基础设施，项目主要建设11台中子谱仪和实验终端，建成后中子谱仪数量将增加到20台，并新增国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端。

中国散裂中子源被誉为探索物质材料微观结构的“超级显微镜”。二期工程建成后，装置研究能力将大幅提升，实验精度和效率显著提高，能够为探索科学前沿，解决国家重大需求和产业发展中的关键科学问题提供科技利器。

加速器打靶束流功率目标提升五倍

中国散裂中子源二期工程，是国家“十四五”规划的重大科技基础设施。当天，中国科学院高能物理研究所举行国家重大科技基础设施中国散裂中子源二期工程启动会，中国科学院高能物理研究所副所长、中国散裂中子源二期工程总指挥王生现场透露，二期工程初步设计概算于2024年1月9日获国家发展改革委批复，建设周期为5年9个月。

中国散裂中子源二期工程主要建设11台中子谱仪和实验终端，并新增国内首台缪子实验终端和高能质子实验终端。新建成的中子谱仪和实验终端将应用于稀土功能材料设计研发、拓扑和超导材料研发、锂离子电池和储氢电池研发、深海可燃冰和页岩油的开采存储、癌症和病毒药物研发、催化研究等，涵盖量子信息、生物医药、航空航天、集成电路、新能源、新材料等领域。

打靶束流功率是衡量散裂中子源性能的重要指标。中国散裂中子源二期工程计划将加速器打靶束流功率，从一期的100千瓦设计指标提高到500千瓦。功率提升后，中国散裂中子源中子散射应用的覆盖范围和能力将达到国际先进水平。

“20台中子谱仪，每一台都可以是面向不同领域不同产业的‘显微镜’。”王生表示，二期工程建成后，装置在同等时间内能产生更多中子，不仅能有效缩短实验时间，还能使实验分辨率更高，能够测量更小的样品、研究更快的动态过程。

作为粤港澳大湾区首个国家重大科技基础设施，中国散裂中子源为粤港澳大湾区建设综合性国家科学中心、打造国际科技创新中心提供了重要科技内核。

中国科学院高能物理研究所所长王贻芳表示，随着中国散裂中子源二期工程启动建设，装置的研究能力将大幅提升，研究领域将进一步拓展，实验精度和效率将显著提高，也必将为我国包括粤港澳大湾区以及广东省在内科技和经济高质量发展注入新的动力之源。

面向国家重大战略需求产出大批研究成果

中国散裂中子源于2018年完成国家验收并投入运行以来，用户迅速增加，目前注册用户已超过6000人，机时供不应求。

截至目前，散裂中子源已完成1500余项（含港澳台地区及国外100余项）用户实验课题，涵盖能源、物理、材料、工程等多个前沿交叉和高科技研发领域，在航空航天关键部件应力检测、锂离子电池、太阳能电池结构、稀土磁性、新型高温超导、功能薄膜、高强合金、芯片单粒子效应等重点领域取得一批科技创新成果。

王贻芳表示，中国散裂中子源运行五年来，供束时间、供束效率和同期成果产出均达到世界同类装置最好水平，在助力大湾区高端制造业发展方面也取得丰硕成果。同时，合作谱仪建设、南方先进光源预研，以及与东莞市人民医院合作的硼中子俘获治疗装置（BNCT）项目等各项工作有序推进。

面向国家重大战略需求，中国散裂中子源研究成果遍地开花。在航空航天领域，运用散裂中子源大气中子谱仪，加速模拟宇宙射线打到大气层产生的中子辐照环境，为解决电子元器件在大气层内和地面的失效问题提供重要手段，为飞机适航论证和航空器安全提供研究平台；在锂离子电池领域，用户通过散裂中子源实时原位测量，研究汽车锂电池的结构特征和锂离子在充放电循环过程中的输运行为，对锂电池性能提高提供重要数据支撑。

“正是散裂中子源丰硕的成果产出和强烈的用户需求，二期工程得以快速立项并启动建设。”王生表示，目前，中国散裂中子源二期工程已经在关键技术预研方面取得重要进展，国内首台高功率高梯度磁合金加载腔已正式投入运行，P波段大功率速调管顺利通过验收。此外，中子探测器、中子导管、中子极化器的研制也取得了突破，为中国散裂中子源二期工程的成功建设奠定了坚实的技术基础。

“二期工程作为升级工程，完成工程建设任务的同时，要保证散裂中子源正常开放运行不受大的影响。”王生表示，在近六年的建设过程中，按计划因工程建设需要的额外停机时间将不超过六个月，并在工程建设中不断提高束流功率，增加开放的谱仪数量，促进更多高质量研究成果产出。

为更好地发挥大科学装置的作用，在中国散裂中子源二期工程开工之际，3月30日，中国科学院高能物理研究所东莞研究部组织召开了散裂中子源科学技术委员会第三次会议。王生作《中国散裂中子源开放运行及二期工程情况汇报》。东莞研究部副主任梁天骄和加速器技术部副主任刘华昌分别作《CSNS靶站谱仪进展》《CSNS运行情况及二期工程加速器进展》专题报告。与会专家对二期工程建设提出意见和建议。专家希望散裂中子源继续开辟新的应用领域，针对一些科学研究方向与用户需求，组建实验中心进行深入研究。同时，设施需要不断提高装置性能，加强与用户沟通，提升服务水平，为国家重大战略需求和前沿科学研究提供更先进的研究平台。 

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中国散裂中子源加速器打靶功率再创新高

2024年3月4日，中国散裂中子源（CSNS）打靶束流功率达到160千瓦并实现稳定供束运行，超过设计指标60%。

为了顺利提高打靶束流功率，CSNS加速器团队在上一轮装置运行间隙提前部署并完成了大量机器研究和物理模拟工作，并在春节停机期间安装了新增的磁合金加载腔和动量准直器。2024年2月18日起，经过两周紧张的束流调试，CSNS加速器束流功率达到160千瓦，比上一轮运行提高20千瓦。

束流损失控制是强流质子加速器稳定运行的关键，其中空间电荷效应和束流不稳定性引起的束流损失是限制加速器束流功率的最重要因素。在仅有的两周束流调试时间内，CSNS加速器团队高效地完成了春节新增设备的在线调试，并通过直线加速器增大束流脉宽，快循环同步加速器工作点、注入涂抹、束流不稳定性抑制、轨道校正、纵向动力学等迭代优化，有效控制了高功率下的束流发射度增长和损失，实现了160千瓦束流功率下的稳定运行，束流损失水平高于上一轮140千瓦运行。

CSNS实现160千瓦打靶束流功率并稳定运行，不仅缩短了用户实验时间，提高了装置使用效率，也验证了CSNS-II束流功率提升的关键技术路线，为CSNS-II工程建设打下了坚实的基础。

广东科技报记者 刘肖勇 通讯员 张玮 综合报道 

素材来源松山湖融媒体中心、中国科学院高能物理研究所

本文图片由黄政正提供