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1、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。那么问题来了：什么是散裂中子源？它能给我们的生活带来什么样的改变？又会不会对环境、对我们的健康带来什么影响？中子中子源散裂中子源世界上的物质是由分子和原子构成的，原子就
2、像是原子核和核外电子的微小太阳系，质子和中子构成了原子核。中子对轻的原子核非常敏感，能够精确测得分子结构中的氢原子位置，还能定位“掺杂”在重原子中的其他轻原子。中子的这种特性，使它能够“拍摄”到材料的微观结构，跟踪正在运动中的原子核分子的行为。中子源是能够产生中子的装置。最早使用的是放射性同位素中子源，但其强度较低，寿命有限。反应堆中子源中子通量高，应用最为广泛，但受反应堆散热技术所限，使其最大中子通量受到限制。散裂中子源的出现则突破了反应堆中子源中子通量的极限。散裂中子源是用高能强流质子加速器产生能量1GeV以上的质子束，轰击重元素靶（如钨或铀），在靶中发生散裂反应，产生大量的中子。当一个高
3、能质子，打到重原子核上时，一些中子被轰击出来，这个过程被称为散裂反应。被轰击的原子核温度升高，更多的中子就会沸腾起来并脱离原子核的束缚。如果将一个垒球用力投到装满球的筐中，有一些球会立刻蹦出来，而更多的球则会弹跳并翻出筐外，散裂反应与这个过程很相似。每个与原子核相作用的质子能够轰击出20到30个中子。散裂中子源的特点是在较小的体积内可产生较高的脉冲中子通量，能提供的中子能谱更加宽广，大大扩展了中子科学研究的范围；它具有高脉冲通量和优越的脉冲时间结构，低本底，且不使用核燃料，只产生极少量活化产物等独特优点。它会给我们的生活带来什么样的改变？散裂中子源，其作用和显微镜、X射线有着异曲同工之妙，它们
4、就像眼睛的延伸，去探索人类用肉眼难见的奇妙复杂的物质微观世界。那么散裂中子源是如何发挥作用呢？散裂中子源在日常生活中的应用非常广泛，包括化学、磁学、超导、结晶材料、医学、结构生物学等多个领域都有散裂中子源的应用。在化学方面，中子散射是了解油脂和乳剂（如冰激凌）之类油水化合物基本化学结构的关键；科学家们试图利用中子来研究骨骼在发育过程中是怎样钙化的，骨质疏松时骨骼又发生了怎样的变化；中子散射技术还可以帮助人们了解牙膏中的化学添加剂是否真的有助于洁齿。在磁学和超导方面，由于中子具有磁矩，可以揭示其他任何方法所无法获取的材料磁性特征的详细情况。这些信息对于开发高密度记录介质，如录音带、录像带、CD和
5、计算机盘至关重要；先进的散裂中子源能提供足够多的中子，在材料向超导状态过渡时，帮助科学家们控制磁性所起的作用，这些基本信息可应用于设计高速的电子学设备。在医药/结构生物学方面，DNA分子决定了蛋白质的合成，中子散射可获得DNA的形状和结构，广泛用于医疗方面，如医治癌症或艾滋病之类的重症；中子散射技术可研究药物的结构及与标靶结合的特征，为药物遴选、改性等提供依据，加快新药研制进程。它会对环境、健康有什么影响么？散裂中子源是一台大型射线装置，产生的辐射主要是瞬发性的。只要加速器一停机，辐射场随即消失，同时也不再引起空气、冷却水以及土壤的活化。散裂中子源通常安置在地下隧道内，周围用很厚的钢筋混凝土墙来屏蔽辐射。在屏蔽外，剂量水平远低于天然宇宙线产生的照射，大约只相当于宇宙射线对人体产生的剂量的1/10。即使工作人员，在工作场所5年所接受的剂量也仅与进行1次X射线胸透所接受的剂量相当。对中国散裂中子源建设可能带来的环境影响评价结果表明，中国散裂中子源运行时产生的中子、射线，以及少量放射性气体的排放，对场址边界外周围公众的年剂量水平大大低于国家标准GB18871规定的，对公众的剂量限值标准1mSv/a，能够保证公众成员的健康与安全。另外，中国散裂中子源运行过程中产生的O3等气体的浓度远远低于国家标准值，不会对周围环境产生不利的影响。