什么是散裂中子源？散裂中子源是如何發(fā)揮作用呢？

近年來，一個接一個的國產(chǎn)高科技極大鼓舞著我們的科技信心，從看向宇宙深處的“天眼”，到再創(chuàng)中國深度的“蛟龍?zhí)枴?，我們上天入海在宏觀的世界里大展宏圖的同時，不要忽略同樣廣闊天地大有可為的微觀世界。

3月25日，中國首臺脈沖型散裂中子源落地廣東東莞，它的建成填補(bǔ)了中國國內(nèi)脈沖中子應(yīng)用領(lǐng)域的空白，和世界上正在運(yùn)行的美國散裂中子源、日本散裂中子源與英國散裂中子源一起，構(gòu)成世界四大脈沖散裂中子源。

那么問題來了：

什么是散裂中子源？

它能給我們的生活帶來什么樣的改變？

又會不會對環(huán)境、對我們的健康帶來什么影響？

中子——中子源——散裂中子源

世界上的物質(zhì)是由分子和原子構(gòu)成的，原子就像是原子核和核外電子的微小太陽系，質(zhì)子和中子構(gòu)成了原子核。

中子對輕的原子核非常敏感，能夠精確測得分子結(jié)構(gòu)中的氫原子位置，還能定位“摻雜”在重原子中的其他輕原子。中子的這種特性，使它能夠“拍攝”到材料的微觀結(jié)構(gòu)，跟蹤正在運(yùn)動中的原子核分子的行為。

中子源是能夠產(chǎn)生中子的裝置。最早使用的是放射性同位素中子源，但其強(qiáng)度較低，壽命有限。反應(yīng)堆中子源中子通量高，應(yīng)用最為廣泛，但受反應(yīng)堆散熱技術(shù)所限，使其最大中子通量受到限制。

散裂中子源的出現(xiàn)則突破了反應(yīng)堆中子源中子通量的極限。

散裂中子源是用高能強(qiáng)流質(zhì)子加速器產(chǎn)生能量1GeV以上的質(zhì)子束，轟擊重元素靶（如鎢或鈾），在靶中發(fā)生散裂反應(yīng)，產(chǎn)生大量的中子。當(dāng)一個高能質(zhì)子，打到重原子核上時，一些中子被轟擊出來，這個過程被稱為散裂反應(yīng)。

被轟擊的原子核溫度升高，更多的中子就會"沸騰"起來并脫離原子核的束縛。如果將一個壘球用力投到裝滿球的筐中，有一些球會立刻蹦出來，而更多的球則會彈跳并翻出筐外，散裂反應(yīng)與這個過程很相似。每個與原子核相作用的質(zhì)子能夠轟擊出20到30個中子。

散裂中子源的特點(diǎn)是在較小的體積內(nèi)可產(chǎn)生較高的脈沖中子通量，能提供的中子能譜更加寬廣，大大擴(kuò)展了中子科學(xué)研究的范圍；它具有高脈沖通量和優(yōu)越的脈沖時間結(jié)構(gòu)，低本底，且不使用核燃料，只產(chǎn)生極少量活化產(chǎn)物等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。

它會給我們的生活帶來什么樣的改變？

散裂中子源，其作用和顯微鏡、X射線有著異曲同工之妙，它們就像眼睛的延伸，去探索人類用肉眼難見的奇妙復(fù)雜的物質(zhì)微觀世界。

那么散裂中子源是如何發(fā)揮作用呢？

散裂中子源在日常生活中的應(yīng)用非常廣泛，包括化學(xué)、磁學(xué)、超導(dǎo)、結(jié)晶材料、醫(yī)學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等多個領(lǐng)域都有散裂中子源的應(yīng)用。

在化學(xué)方面，中子散射是了解油脂和乳劑（如冰激凌）之類油水化合物基本化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵；科學(xué)家們試圖利用中子來研究骨骼在發(fā)育過程中是怎樣鈣化的，骨質(zhì)疏松時骨骼又發(fā)生了怎樣的變化；中子散射技術(shù)還可以幫助人們了解牙膏中的化學(xué)添加劑是否真的有助于潔齒。

在磁學(xué)和超導(dǎo)方面，由于中子具有磁矩，可以揭示其他任何方法所無法獲取的材料磁性特征的詳細(xì)情況。這些信息對于開發(fā)高密度記錄介質(zhì)，如錄音帶、錄像帶、CD和計算機(jī)盤至關(guān)重要；先進(jìn)的散裂中子源能提供足夠多的中子，在材料向超導(dǎo)狀態(tài)過渡時，幫助科學(xué)家們控制磁性所起的作用，這些基本信息可應(yīng)用于設(shè)計高速的電子學(xué)設(shè)備。

在醫(yī)藥/結(jié)構(gòu)生物學(xué)方面，DNA分子決定了蛋白質(zhì)的合成，中子散射可獲得DNA的形狀和結(jié)構(gòu)，廣泛用于醫(yī)療方面，如醫(yī)治癌癥或艾滋病之類的重癥；中子散射技術(shù)可研究藥物的結(jié)構(gòu)及與標(biāo)靶結(jié)合的特征，為藥物遴選、改性等提供依據(jù)，加快新藥研制進(jìn)程。

它會對環(huán)境、健康有什么影響么？

散裂中子源是一臺大型射線裝置，產(chǎn)生的輻射主要是瞬發(fā)性的。只要加速器一停機(jī)，輻射場隨即消失，同時也不再引起空氣、冷卻水以及土壤的活化。

散裂中子源通常安置在地下隧道內(nèi)，周圍用很厚的鋼筋混凝土墻來屏蔽輻射。在屏蔽外，劑量水平遠(yuǎn)低于天然宇宙線產(chǎn)生的照射，大約只相當(dāng)于宇宙射線對人體產(chǎn)生的劑量的1/10。即使工作人員，在工作場所5年所接受的劑量也僅與進(jìn)行1次X射線胸透所接受的劑量相當(dāng)。

對中國散裂中子源建設(shè)可能帶來的環(huán)境影響評價結(jié)果表明，中國散裂中子源運(yùn)行時產(chǎn)生的中子、γ射線，以及少量放射性氣體的排放，對場址邊界外周圍公眾的年劑量水平大大低于國家標(biāo)準(zhǔn)GB18871規(guī)定的，對公眾的劑量限值標(biāo)準(zhǔn)1mSv/a，能夠保證公眾成員的健康與安全。另外，中國散裂中子源運(yùn)行過程中產(chǎn)生的O3等氣體的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)值，不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。