近日，中國散裂中子源（CSNS）團(tuán)隊(duì)在加速器與探測(cè)器領(lǐng)域國際權(quán)威期刊《Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A》（NIM-A）上發(fā)表了題為"Design?and construction of the China Spallation Neutron Source"的論文，系統(tǒng)介紹了CSNS一期工程的設(shè)計(jì)理念、關(guān)鍵技術(shù)突破和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。該論文的發(fā)表標(biāo)志著我國首臺(tái)脈沖式散裂中子源裝置的科學(xué)價(jià)值與工程技術(shù)成就獲得國際同行高度認(rèn)可。
國際先進(jìn)的大科學(xué)裝置
CSNS是我國“十一五”建設(shè)的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，由中國科學(xué)院高能物理研究所承擔(dān)設(shè)計(jì)與建設(shè)，中國科學(xué)院物理研究所為共建單位。作為發(fā)展中國家建設(shè)的首臺(tái)脈沖式散裂中子源，CSNS采用80 MeV直線加速器（Linac）與1.6 GeV快循環(huán)同步加速器（RCS）的組合方案，靶站功率設(shè)計(jì)為100千瓦，填補(bǔ)了我國在脈沖中子應(yīng)用領(lǐng)域的空白。論文詳細(xì)闡述了團(tuán)隊(duì)如何在有限預(yù)算和無高功率質(zhì)子加速器經(jīng)驗(yàn)的挑戰(zhàn)下，通過創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比建設(shè)，并為二期升級(jí)（CSNS-II，目標(biāo)500 kW）預(yù)留技術(shù)空間。
高效建設(shè)與穩(wěn)定運(yùn)行
CSNS于2011年9月啟動(dòng)建設(shè)，2018年3月提前完成全部調(diào)試任務(wù)并達(dá)到驗(yàn)收指標(biāo)。論文重點(diǎn)介紹了超低發(fā)射度直線加速器、高穩(wěn)定性快循環(huán)磁鐵系統(tǒng)等核心技術(shù)的自主攻關(guān)歷程，以及通過國際合作解決靶站關(guān)鍵材料的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。裝置投入運(yùn)行后性能持續(xù)提升，2024年束流功率已達(dá)170 kW，遠(yuǎn)超一期設(shè)計(jì)指標(biāo)，目前累計(jì)完成2000余項(xiàng)用戶實(shí)驗(yàn)，在諸多科研領(lǐng)域滿足了國家戰(zhàn)略需求。
國際影響力與未來展望
NIM-A期刊的文章審稿人評(píng)價(jià)稱：“這篇文章具有很高的質(zhì)量，充分展現(xiàn)了CSNS團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)行這一世界級(jí)大科學(xué)設(shè)施過程中所付出的巨大努力?！蹦壳埃珻SNS二期工程已納入國家“十四五”規(guī)劃，并已于2024年1月開工建設(shè)。據(jù)悉，二期工程將在目前已建成的中國散裂中子源裝置基礎(chǔ)上增設(shè)科研設(shè)備，將主要建設(shè)11臺(tái)中子譜儀和實(shí)驗(yàn)終端，建成后中子譜儀數(shù)量將增加到20臺(tái)，并新增國內(nèi)首臺(tái)繆子實(shí)驗(yàn)終端和高能質(zhì)子實(shí)驗(yàn)終端；同時(shí)，加速器打靶束流功率將從一期的100千瓦設(shè)計(jì)指標(biāo)提高到500千瓦。未來將推動(dòng)我國中子散射技術(shù)邁向國際第一梯隊(duì)。
論文通訊作者、CSNS一期工程總指揮陳和生表示：“團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)優(yōu)化裝置性能，同時(shí)推動(dòng)原創(chuàng)性方法學(xué)研究，為粵港澳大灣區(qū)國際科創(chuàng)中心建設(shè)提供關(guān)鍵支撐。”
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