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散裂中子源需要用質子去轟擊原子核來產生中子,這種小型的核反應裝置安全嗎?中子源有什麼科研用途?
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  • 1 # 科學時評

    (建設中的歐洲散裂中子源,位於瑞典隆德)

    2018年8月25日,位於廣東東莞的中國散裂中子源通過了國家驗收,從而讓中國成為繼英美日之後第四個擁有這種中子裝置的國家。散裂中子源由中科院的高能物理研究所、物理研究所與廣東省合作共建,也打破了廣東省缺乏大科學裝備的窘況。建設過程中一波三折的中國散裂中子源,將成為粵港澳大灣區第一個高能物理的大科學裝備。

    顧名思義,散裂中子源(Spallation Neutron Source)是創造高速的中子束的裝置,它透過被加速的高能質子轟擊鎢或鈾這樣的重元素靶,讓對方的原子核中的中子被激發出來,形成中子束。這樣的裝置首先可以用於研究微觀物質結構,尤其是構成原子核的中子的各種運動。它是高能物理研究的重要組成部分。與電子加速器(如正負電子對撞機)不同的是,散裂中子源更加聚焦在觀測中子形態。

    而重要的是,散裂中子源可以立刻獲得很廣泛的應用科研和工業研究中。散裂中子源被轟擊後形成的中子束隨後被匯入到實驗站中,可以進行各種觀測物質效能的實驗。比如觀測超導結構形成過程中的變化,觀察分子結構,觀測高分子材料的用途等,由於中子是不帶電的,這就意味著散裂中子源在研究中可以較小地影響被研究物件,從而獲得更加精確的研究結果。正因為散裂中子源的廣泛應用,歐盟也在進行積極的建設。由歐洲17國合作建設的比現有散裂中子源能級更高的歐洲散裂中子源,預計將於2025年完工。

    (散裂中子源中質子加速並最終轟擊靶標的示意圖)

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