《中国核工业报》:中国先进研究堆中子散射谱仪首次成功调试小记
发表时间:2012-10-15 14:06:06

    今年8月21日下午13时,随着操控人员一声令下,中国先进研究堆(以下简称新堆)顺利启动。中国原子能科学研究院反应堆物理大厅内,中子谱仪科学家们全神贯注、严阵以待,利用各种设备捕捉谱仪的灵魂——中子。

    500 千瓦,中子监视器传来了信号;1 兆瓦,中子示踪仪里出现了耀眼的光斑;3 兆瓦,中子探测器开始了计数……突然,李峻宏博士高呼:“中子谱仪出峰了!” 只见应力谱仪、织构和四圆谱仪相继出现了漂亮的中子衍射谱。大家激动地聚集在一起,共同见证了这一历史性的时刻。

    此次新堆首次运行约十五小时。原子能院中子散射团队争分夺秒,对已建成的所有七台中子散射谱仪进行了紧张有序的调试,实现了七台谱仪全部成功出束,特别是在应力、织构等工业谱仪上首次得到了航空和核能关键结构材料的中子衍射测试数据,实现了中子散射技术在我国工业应用领域的历史性突破。

    步履维艰几多难

    我国的中子散射事业起步于上世纪60年代,在张焕乔、叶春堂等老一辈科学家的带领下,经过几代人的不懈努力,形成了一支从事中子散射应用的科研队伍,为我国的中子散射在国际上争得了一席之地。中国先进研究堆中子束若干前沿课题973项目首席科学家、原子能院核物理所所长和中子散射创新团队带头人陈东风研究员说:“我们的使命是为国家科技发展服务,与国家重大需求、国民经济发展和国际前沿科学紧密相连。我们的目标是在不远的将来把新堆中子科学平台建成世界先进水平的国家级开放实验室。”

    2002年,中国先进研究堆开始建设。从开工建设的第一天起,原子能院中子散射团队便开始了在堆内安装实验谱仪方案的研究。其时,中子散射谱仪的建设经费只有3480万元,参照国际谱仪建设经验,这笔费用只能勉强完成一台谱仪的建造。如何利用有限的经费在反应堆投入运行之初,在堆旁建成初具规模的中子散射装置,是摆在原子能院中子散射团队面前最大的难题。

    “虽然经费缺口大,我们原先还是制定了力争新建三台,再改造原有五台旧谱仪的看似无法实现的目标。”原子能院中子散射研究室主任刘蕴韬研究员说。“但是利用初期有限的经费投入,经过不懈努力,拓展合作,经费问题不仅解决了,还拉进来很多优秀的合作伙伴,迅速提升了建设团队的整体实力。”

    共建 共享 共赢

    2004年,与原子能院中子散射团队进行学术交流的中科院化学所首席科学家韩志超提出了在新堆旁建设冷中子谱仪的设想。正是这一个提议,拉开了新堆中子科学平台“共建、共享”的序幕。“那时我们并不很确切地知道新堆何时能出冷中子,但是新堆的指标处于世界先进水平,这一点我们非常有自信。”刘蕴韬说。

    当时,原子能院中子散射团队与合作方做了大量的沟通协调工作。比如,为了建小角谱仪,需要对导管的尺寸和冷中子大厅的地面高度进行修改。这属于重大设计变更,变更后可以在生命科学、高分子材料方面发挥很大作用。经过多方努力,合作方终于在共建谱仪的协议上签字,这个战略合作计划的实施为陆续开展国际、国内合作奠定了坚实的基础。

    2010年12月14日,在原子能院中子散射团队的积极推动下,中德中子散射联合实验室在原子能院揭牌。德国于利希研究所副所长Schmidt表示,之所以选择在原子能院建立联合实验室,主要是考虑新堆的先进性和中子科学在中国广阔的应用前景。

    2002年至2012年,原子能院中子散射团队积极奔走和宣传,促使德国、美国、瑞典等国的科研机构欣然加入新堆中子科学平台的建设中。中科院物理所、化学所,北京大学等国内一流高校和科研院所也被吸引参与谱仪的建设。广泛的国际、国内合作促成了一个世界高水平、初具规模、联合共建的中子科学平台。在2010年 5月13日中国先进研究堆实现临界、达到安全运行标准的时刻,中子散射工程一期10台新谱仪的建设经费和设备采购渠道全部落实,经费也由3000余万元拓展到近3亿元。

    从大学毕业后就一直从事中子散射工作的陈东风,至今已经在该领域工作了20多年。谈起深爱的中子散射事业,他说:“我相信,近十年间我国的中子散射技术可望达到世界整体先进、部分领先水平。”而面对自己精心组织安装和调试的中子谱仪,刘蕴韬说:“我的梦想就是把整个反应堆物理大厅和1800平方米的导管大厅都用设备填满,做好服务支撑体系,向全国乃至全世界用户开放!”年轻的中国中子散射科学家们对未来充满了信心。

    如今,原子能院中子散射团队三十多名科研人员中有35岁以下的博士近20位,还有6名正在攻读博士学位,而且60%都有出国留学经历。除了承担《中国先进研究堆中子束若干前沿课题研究》973项目外,他们还承担着自然科学基金、核能开发等多项国家级、部委级大型项目。

    千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。2012年的秋天是收获的季节,更是见证的时刻。中国先进研究堆中子散射谱仪的首次成功调试,标志着我国在中子散射研究领域迈出了坚实的一步,中国原子能科学研究院中子科学平台将为我国科技创新和国民经济发展作出新的更大的贡献。(李枭雄)