散裂中子源，珠三角科技荣光
《小康》·中国小康网记者 韩静
经过两个多月的暑期检修，国家重大科技基础设施中国散裂中子源9月26日开始新一轮开放运行。自去年8月23日投运至今，该项目已完成科研难题100多项，取得了诸多科研成果。而在粤港澳大湾区的框架之下，中国散裂中子源作为粤港澳大湾区首个重大科技基础设施，正有力推动大湾区科技核心的形成，将为粤港澳大湾区的发展创造“无限可能”。
广东东莞大朗镇，是被称为“国之重器”的大科学装置——中国散裂中子源（CSNS）的基地。从2006年5月在这里选址，到2017年中子源首次打靶、顺利产生第一束中子，再到2018年启动首批实验……中国科学院院士、散裂中子源工程总指挥陈和生带领的中科院高能物理所散裂中子源项目团队在这里奋斗了整整十三年。
如今，时值项目运转一周年之际，作为全球第四台、国内首台的散裂中子源，位于广东东莞的中国散裂中子源又有什么故事？建设效果如何呢？《小康》记者获悉，从去年9月至今年6月，中国散裂中子源先后进行两轮开放运行，用户申请十分踊跃，机时供不应求，共完成用户课题101个，其中来自香港地区以及国外的用户课题11个。装置围绕国际科技前沿和国家重大需求，取得了多项成果，包括新型锂离子电池材料结构、高强合金、太阳能电池结构、芯片中子单粒子效应等，同时也开展了航空材料、可燃冰、页岩、催化剂等初步研究。
探秘微观世界的“超级显微镜”
汽车从莞佛高速驶入“中子源路”，5分钟车程便抵达位于东莞大朗的中国散裂中子源所在地。
占地400亩的中国散裂中子源一期项目园区，大片的绿地和现代化的建筑随处可见。行政主楼大厅内，比例尺为1:60的沙盘模型甚是显眼，可一览园区全貌——由国家出资18.6632亿建设的主装置区位于园区南部，包括直线加速器、快循环同步加速器、靶站谱仪三个部分，其它建筑则是由广东省和东莞市财政出资建设的辅助装置区。
在中国散裂中子源园区地下18米左右的地方，盘踞着总长600多米的隧道。这条隧道里有一台80兆电子伏特的负氢离子直线加速器和一台16亿电子伏特快循环质子同步加速器。
地质结构符合要求，又靠近山体，有很好的基岩，水平面高，地下水对项目的影响少，同时旁边就是高速公路，便于设备运输和对外人员交流，这些因素最终让CSNS项目落户东莞大朗镇。
位于广东东莞的中国散裂中子源园区全景。（资料图片）
曾任诺贝尔物理学奖评委主任的瑞典皇家学会爱克斯朋教授，在解密诺贝尔奖评选过程时坦言：这是一个“很令人不安的、没法再弥补的疏漏，赵忠尧在世界物理学家心中是实实在在的诺贝尔奖得主!”
评价结果表明，长沙固体废弃物处理场适宜性好，浏阳市城市生活垃圾无害化处理场基本适宜，是基本符合实际情况的，长沙固体废弃物处理场场地位于坚硬花岗岩分布区，场底距浅水面距离达10 m，花岗岩渗透系数1.82～50.3×10-5 cm/s，有效隔水层厚度达18 m。而浏阳市城市生活垃圾无害化处理场场地位于黄褐色板岩分布区，场底距浅水面距离仅1.5 m，岩土渗透性较差，有效隔水层厚度仅1.3 m。
选取芝加哥期权交易所（CBOE）的原油ETF（交易所交易基金）波动率指数作为衡量油价波动的指标，代码OVX，该指标于2008年7月15日开始发布。OVX采用CBOE的波动率指数VIX计算方法对跟踪WTI的美国原油ETF（代码USO）的期权计算得出，OVX反映投资者对未来30天的原油价格的预估。从图8可以看出，OVX与WTI的走势几乎是完全反向，OVX是WTI的恐慌指数，因此可以用原油ETF波动率代表油价波动。
“散裂中子源装置不仅造价高，而且技术复杂，是各种高、精、尖设备组成的整体。”中科院高能物理研究所副所长、东莞分部（中国散裂中子源）主任陈延伟介绍，装置的工作原理是将质子加速到16亿电子伏特，速度达到0.93倍光速，把质子束当成“子弹”，去轰击原子系数很高的重金属钨靶，钨原子核被撞击出大量中子，科学家便通过特殊装置利用中子，开展各种实验。
2018年秋天，中国散裂中子源全部工程建设任务高质量完成，填补了国内脉冲中子应用领域的空白，建成国际先进水平的散裂中子源装置。
工程建设中遇到的最大挑战，是土建工程延误了1年多，这大大压缩了设备安装和调试时间。面对严峻的挑战，CSNS的建设对国家承诺的竣工时间不能推迟，必须千方百计抢时间。
于是，科研人员与工厂工程师咬紧牙关联合攻关，6年间经过无数次失败，改方案、换厂家，逐一攻破技术难关，终于靠自己的力量研制出合格的磁铁。针对磁铁磁场饱和这一难题，研发团队还创新性地提出了谐振电源的谐波补偿方法，解决了多台磁铁之间的磁场同步问题，其效果优于日本散裂中子源。
例如，快循环同步加速器的25Hz交流磁铁在我国属首次研制，期间遇到了超乎想象的技术挑战，铁芯和线圈的振动开裂、涡流发热都是以前经验之外的新问题。“我们向美国、日本研究所专家请教，但他们只懂科学设计，关键技术掌握在国外大公司手中，不可能告诉我们。”中国散裂中子源工程副经理傅世年回忆。
当时采取的主要措施是，将原定在隧道里测试老练的设备先在地面大厅安装调试和试练，将通用设施的安装与隧道土建施工交叉并行。这样做大大增加了工作量和工程调度的难度，并可能带来事故风险。但工程团队毫不畏惧，经过几百个日日夜夜的奋战，终于赶回了工期。“连除夕夜我们都是在隧道里度过的。”回忆起那段日子，傅世年的语气中满是自豪。
在散裂中子源国际顾问委员会年度会议上，外国专家感叹散裂中子源工程建设的“中国速度”：“难以想象你们在短短的一年内完成了如此大量的工作。”
2017年8月28日上午10时，CSNS靶站谱仪控制室内，科研人员凝视着屏幕，紧张待命。在陈和生一声指令后，从加速器引出的质子束流首次打向金属钨靶，顺利获得中子束流。在场的工程人员激动地见证了这历史性的一刻——中国散裂中子源首束中子产生，进入试运行！
事实上，CSNS的建设过程可谓排除万难，从关键核心技术的掌握到设备安装、工程管理，历经重重挑战。
中国散裂中子源国家验收委员会专家认为，其性能全部达到或优于批复的验收指标。同时认为，中国散裂中子源通过自主创新和集成创新，在加速器、靶站、谱仪方面取得了一系列重大技术成果，显著提升了我国在高功率散裂靶、磁铁、电源、探测器及电子学等领域相关产业的技术水平和自主创新能力，使我国在强流质子加速器和中子散射领域实现了重大跨越。
中国散裂中子源靶站。（资料图片）
“国之重器”赋能，为大湾区带来无限可能
国家重大科技基础设施是提升探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的重要平台。国家重大科技基础设施建设不仅对国家经济社会和科技发展具有重大意义，对广东凝聚和培养国内外顶尖科学家和研究团队，促进重大原始创新和重大科技成果产出，推动广东创新驱动发展、建设国际一流创新创业中心和珠三角国家自主创新示范区，同样具有重大意义。
陈和生曾将中国散裂中子源喻为一台“超级显微镜”，这台“超级显微镜”可带我们探索肉眼无法看到的微观粒子世界。而中子散射就像“探针”，是探索物质微观结构的有力手段之一。
根据《广东省推进基础设施供给侧结构性改革实施方案》，2017年到2020年，广东省将投资约640亿元，建设中国（东莞）散裂中子源、中微子二期实验室（江门）、中国科学院（惠州）加速器驱动嬗变系统装置和强流重离子加速器装置等项目18项。
根据交叉耦合传输零点产生机理，当信号通过多条传输路径时，在某一个或多个频率点相位相反幅度相同时，可以产生有限个传输零点[5-6]。本文在之前讨论的新型耦合谐振带通滤波器一、四级谐振器间引入感性耦合，构建了一条新的传输路径，从而在通带两端产生两个传输零点，提高了带外抑制。
陈和生表示，珠三角经济发达，把CSNS放在广东是优化我国大科学装置的布局，把中科院雄厚的科研实力与珠三角经济结合起来，利于推动当地经济进一步发展，同时也能更好辐射港澳及东南亚等地区，“CSNS的建成将为珠三角地区的科技创新和产业升级，为在珠三角地区建立国家科技产业创新中心提供一个强有力的支撑”。
德州市夏津县属黄河冲积平原，风沙区面积大，荒漠化和沙化严重。以3条黄河故道为主的夏津风沙化土地面积204km2，占全县总面积的23%。土地沙化和荒漠化不仅造成土壤和肥力的严重流失，还使生态环境遭到严重破坏，影响当地群众的生产、生活。夏津县人民早就有同风沙斗争的历史，先后建有多个风沙治理示范区，特别是夏津县北城水系生态水土保持工程，对沙化、荒漠化防治工作产生了极大影响，取得了显著成效。
陈和生说，CSNS从2006年起就开始在广东选址，当时广东推荐了多个城市，经过实地踩点和地质条件等方面的综合比选，最终选址在东莞大朗，并开始勘探等前期研究工作。
中国散裂中子源设备——负氢离子直线加速器
接受《小康》记者采访的中科院高能物理研究所东莞分部（中国散裂中子源）相关负责人表示，中国散裂中子源的建成，填补了国内脉冲中子源及应用领域的空白，将为诸多领域的基础研究和高新技术开发提供强有力的研究平台，例如物质科学、生命科学、资源环境、新能源等。它的投入运行，对我国探索前沿科学问题、攻克产业关键核心技术、解决“卡脖子”问题具有重要意义。
东莞方面提出的“莞版创新20条”也明确提到要推进重大科技基础设施建设与应用。高标准规划、建设中子科学城，推进中子科学城与深圳光明科学城协同发展，共同打造综合性国家科学中心核心区。加快布局建设散裂中子源二期、同步辐射光源、自由电子激光、智能超算平台等一批大科学装置，打造粤港澳大湾区大科学装置集群。
如今依托散裂中子源，东莞松山湖高新区正规划建设53.3平方公里的中子科学城，打造世界级科学基础设施集群。“目前，围绕散裂中子源集聚的科研平台正有序推进。松山湖材料实验室一期方案已基本稳定，中科院物理所珠三角分部、粤港澳交叉科学研究中心已挂牌，成功招引首批10个高水平科研团队，南方光源项目已开展预制研究。我们将全力推动中子科学城与深圳光明科学城、港深落马洲河套地区携手共建综合性国家科学中心。”谈到散裂中子源带来的机遇，东莞松山湖高新区党工委副书记、管委会主任欧阳南江充满期待。
事实上，散裂中子源正在惠及大湾区内众多创新型企业。在松山湖高新区内，已经有企业成为散裂中子源相关实验装置的首批用户，相关研究取得了重要实验成果。
展望未来，随着中国散裂中子源下一阶段更多用户谱仪的建设，其作为国家创新发展引擎的作用将愈加凸显。
夜访南方印务，虽还未到开机时刻，但一座座高耸的轮转印刷机整齐地排列于车间之中，亦有一番气势所在。行于车间之中，聆听着张军的介绍，南方印务政治站位、致力精品的形象逐渐清晰。
《结婚十年》中的苏怀青迫于各方的压力而放弃了去爱的权力，但是在她的一次又一次的内心独白中我们依然可以看到她对于爱的坚持与渴求。虽然苏怀青为了婚姻、家庭、孩子放弃了曾经渴求的爱情，但是她的内心依旧是坚持渴求真爱，即使是在苏怀青经历了婚姻的痛苦与无奈之后，她仍然愿意相信并且希望自己的女儿会得到真正的爱情：“我希望她能自动地选择一个可信托的人，永远过着自由自在亲亲热热的生活。”这是一位母亲对于子女的美好祝愿，也同样是女性的内心对于真爱的告白。
据介绍，除了首批建成的3台谱仪，目前中国散裂中子源项目团队正在积极筹划“十四五”国家支持的后续谱仪建设项目，推动与粤港澳大湾区内相关大学和科研院所合作共建谱仪的建设。规划的20台谱仪全部建成后，将分别用于材料科学、生物医药、电子信息、机械制造等领域，不仅可为相关传统产业突破核心技术、实现升级改造提供支撑，更可带动粤港澳大湾区引入大量新兴产业资源，如新型功能性材料产业、生物医药产业、硼中子俘获治癌、环境监测等，推动新兴产业的兴起和飞跃。
现代医学教育体系下的中医药文化教育尚无系统的方案与计划，医学院校大部分本科生对中医药文化了解不够，缺乏兴趣与热爱，影响了专业信心与学习成绩。
编辑/麦婉华
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