광둥성 둥관시(广东省东莞市) 중국 파쇄중성자원(中国散裂中子源（CSNS) 프로젝트

앞에 보이지 않는 그물이 있는데 사람들이 쉴새없이 유리구슬을 던지는데 어떤 구슬은 그물을 뚫고 지나가며 어떤 것은 그물에 맞아 다시 같지 않는 방향으로 튕겨져 나간다.

만일 구슬이 충실하게 많고 강력하면 사람들은 구슬의 궤적을 통해 반대방향으로 그물 형상을 추측할 수 있다.

일부 과학자들은 원자핵의 기본 입자의 하나인 중성자를 ‘구슬’로 비유하는데 그들이 그리려는 ‘그물’은 원자, 분자 사이즈의 각종 물질의 미시적구조이며 운동 법칙이다. 그들은 ‘슈퍼 현미경’즉 파쇠중성자원을 설계했는데 이것이 바로 강펄스 중성자의 장치이며 또한 물질 미시적 구조 탐색의 정예로운 무기이다.

9월 1일 중신사(中新社)보도에 따르면 세계적으로 현존의 파쇠 중성자원이 각기 미국 오크리지 국립실험실(Oak Ridge National Laboratory), 영국 러더퍼드 애플턴 실험실(Rutherford Appleton Laboratory)과 일본원자력 기구가 이바라키현 도카이(茨城县东海)에 설치한 실험실에 창설되어 있다.

9월 1일 중국파쇠중성자원 프로젝트 경리이며 중국 화학원 원사인 천허성(陈和生)이 중국 파쇠 중성자원 주체 프로젝트가 순조롭게 돤공하고 시험운행 단계에 진입했다고 선포했다. 

광둥성 둥관시다랑진(广东省东莞市大朗镇)에 위치한 파쇠 중성자원은 얼핏보면 몇채의 은회색 건물과 같다. 천허성은 모래쟁반을 가리키면서 ‘비밀’은 지하에 있다고 말했다.

전체 장치는 지하 10여m 되는 곳에 구축되었다. 수소이온 빔은 200 m길이의 직선가속기와 빔 운수라인을통과하는데 에너지가 80MeV:에 달한다.

‘그들은’굽이를 돌아 둘레 길이가 228m의 쾌속순환 동시 가속기에 진입한후 막 분리를 거처 양정자로 전환하며 또 다시 2만 회를 돌면서 에너지를 20배 제고하여 1.6GeV 에 도달한다.

그 다음 고에너지 양성자가 텅스텐 목표를 충돌하면서 중성자를 방출한다. 중성자가 형성한 강력한 중성자빔이 감속을 거친후 실험 샘플과 난반사를 발생하고 ‘구슬의 그물 진입’을 진행한다.

사용자들은 중성자 난반사스펙트럼을 통해 탐측을 진행할 수 있다. 

천허성은 중국 파쇄중성자원은 중성자 스펙트럼 분광기 20대를 계획했으며 우선 3대 제조를 비준했다고 말했다.

그중에는 물질 결정구조와 자기구조 연구에 사용하는 통용분말 회절계, 물질표면과 계면구조용 멀티 반사기및 물질 시스템 1～100nm 사이즈내 미시와 중시구조의 소각도 산란기 등이 포함됐다.  

중국 파쇄중성자원은 중국 ’11.5’개년 계획기간 입안하고 ’12.5’개년 계획기간 중점적으로 건조했는데 이는지금까지 중국 단일 투자 규모 최대의 대형 과학장치로서 중국 과학원과 광둥성(广东省)이 공동으로 건조했다. 프로젝트 법인 단위는 중국 과학원 고에너지 물리연구소이고 공동 건조 단위는 중국 과학원 물리연구소이다.

프로젝트 총투자는 23억 위안 인민폐로서 미국 파쇄 중성자원의 14억 달러에 비해 매우 낮다.

중국 과학자들이 처음 집중적으로 파쇄중성자원 구상을 제기한지도 이미 16년이 지났다. 그들은 이 기간 많은 기술 난제를 해결하고 건조 원가를 낮추어 중국 파쇄 중성자원 국산화률이 96.7%에 도달하게 했다.

“대형 과학엔지니어링의 사명은 국내제조수준 제고이다.”고 마리(马力)중국 파쇄중성자원 엔지니어링 상무경리가 말했다. 그는 쾌속 순환 동시 가속기의 25헤르츠 교류 자석을 예로 들면서 이 기술은 국외 기업이 독점했는데 중국 과학자와 기술자들이 6년 시간을 들여 해결한 결과 합격품을 제조했을 뿐만 아니라 창조적으로 공진전원 보상방법을 제출하고 여러대 자석간 자기장 동시 문제를 해결했다고 말했다.

중국 파쇄 중성자원은 이미 산업응용의 첫걸음을 내 디뎠다. 8월 11일 중국 과학원 고 에너지 물리 연구소와 둥양광 집단(东阳光集团)은 연합으로 ‘붕소 중성자 포획치료 프로젝트’공략하고 중성자와 붕소-10의 ‘충돌’로 암 세포를 폭사시키게 했다.

황칭후이(黄庆辉)둥관시(东莞市) 부시장이 보건대 ‘슈퍼 현미경’이 광둥-홍콩-마카오 항만구 과학기술 핵심형성을 추진하며 주강 삼각주 지구 과학, 기술, 산업, 교육등  협력 기능 발휘를 이끌게 된다.（完）

试想面前有一张看不见的网，人们不断扔出玻璃弹珠。有的弹珠穿网而过，有的弹珠打在网上再弹向不同角度。如果弹珠发得足够多且强，人们就能通过弹珠的轨迹反向推测出网的形状。

一些科学家把组成原子核的基本粒子之一的中子比作“弹珠”，他们要描绘的“网”是在原子、分子尺度上各种物质的微观结构和运动规律。他们设计出“超级显微镜”——散裂中子源，这既是产生强脉冲中子的装置，也是探索物质微观结构的利器。

世界上已有的三台散裂中子源分别位于美国橡树岭国家实验室、英国卢瑟福实验室和日本原子能机构在茨城县东海的实验室。9月1日，中国散裂中子源工程经理、中国科学院院士陈和生宣布，中国散裂中子源主体工程顺利完工，进入试运行阶段。

“超级显微镜”长啥样？

坐落于广东省东莞市大朗镇的中国散裂中子源，乍看是几栋银灰色的建筑物。陈和生指着沙盘说，工程“奥秘”在地下。

整个装置建在地下十余米处。负氢离子束流通过长200米的直线加速器和束流输运线，能量达到80兆电子伏特。“它们”转弯“跑”入周长228米的快循环同步加速器，经剥离膜转变为质子，再“跑”两万圈，把能量提高20倍、达到16亿电子伏特。

接着，高能量的质子撞击到钨金属靶上释放出中子。中子形成的极强中子束流经慢化后与试验样品发生散射，即“弹珠入网”。用户便可以通过中子散射谱仪进行探测。

陈和生说，中国散裂中子源规划了20台中子谱仪，首批建设3台，包括用于研究物质的晶体结构和磁结构的通用粉末衍射仪，研究物质的表面和界面结构的多功能反射仪，以及探测物质体系在1至100纳米尺度内的微观和介观结构的小角散射仪。

“我们预留出足够的升级空间，现在正在向国家申请二期工程建设，届时新建谱仪，并把束流功率从100千瓦升级到500千瓦。”陈和生对中新社记者说。

“超级显微镜”由谁建？

中国散裂中子源在“十一五”期间立项、“十二五”期间重点建设，这是迄今为止中国单项投资规模最大的大科学装置，由中国科学院和广东省共同建设。项目法人单位为中国科学院高能物理研究所，共建单位为中国科学院物理研究所。

据介绍，项目总投资为23亿元人民币，远低于美国散裂中子源花费的14亿美元。

距离中国科学家首次集中提出建设散裂中子源的设想已过去16年。他们在此期间攻克诸多技术难题，降低建设成本，使中国散裂中子源的国产化率达到96.7%。

“大科学工程的一项使命是带动国内制造水平的提升。”中国散裂中子源工程常务经理马力说。他以快循环同步加速器中的25赫兹交流磁铁为例说，这项技术被国外企业垄断，国内科研人员与技师经过6年时间攻关，不仅研制出合格的产品，更是创新性提出谐振电源的谐波补偿方法，解决了多台磁铁间的磁场同步问题。

“超级显微镜”有啥用？

德国一辆城际快车在1998年意外出轨，事后调查人员把车轮放在英国散裂中子源上检测，发现“真凶”是车轮内部裂痕。

专家解释，看不见、摸不着的应力，恰恰决定了铁轨、涡轮、机翼等关键器件的使用寿命和安全性。借用散裂中子源可以测量它们的剩余应力，由此优化机械加工工艺。

“超级显微镜”还可用来研究可燃气体甲烷水合物的形成机制及稳定条件，为安全高效开采利用可燃冰提供科学依据。该装置与民生也息息相关，比如用于食品辐照保鲜、医疗卫生用品消毒灭菌等。

中国散裂中子源已迈出产业应用的第一步。8月11日，中国科学院高能物理研究所与东阳光集团宣布联合攻关“硼中子俘获治疗项目”，让中子与磞—10“碰撞”去“炸死”癌细胞。

在东莞市副市长黄庆辉看来，“超级显微镜”将推动形成粤港澳大湾区科技核心，带动珠三角地区科学、技术、产业、教育等协同功能的发挥。

/新华网