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藏在小山村地下的中国重器,缺它德国制造黯淡,有它西方排队申请

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华商韬略 2021-10-19 17:03
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文 | 华商韬略 吴苏

一辆特快列车从德国慕尼黑开往汉堡,行驶途中,一截巨大的金属条从车厢地板下贯穿而出,将地板捅出一个大洞,整趟列车开始左右摇晃,随后突然出轨,导致101人身亡。

这一事件发生于1998年6月,被认为是世界高铁历史上第一次严重的伤亡事故,德国制造的“神话”也随之黯淡。

调查发现,事件元凶竟然是老化的车轮内部形成的细微裂纹。

这是因为,无论是高铁的轮轨,还是飞机的涡轮、机翼,里面都有应力,它决定了高铁和飞机使用寿命及安全性。然而,“应力”看不见、摸不着,如何检测、研究轮轨和机翼的剩余应力,从而优化机械加工工艺,使其安全舒适,是个世界性难题。

对于这一难题,国际前沿科学可以利用散裂中子源来检测剩余应力。简单来说,散裂中子源是一种“超级显微镜”或者“火眼金睛”,是探索物质微观结构的有力手段之一。

霸气到什么程度?

在中子入射下,某些金属材料比如铝几乎完全透明,因此在实验中,可以将测量样品放置在低温、高温、高压、磁场、应力、电场等多种环境,充分予以测试,而使用中子照相方法,甚至可以观测一滴水是如何从一株植物的根部“输送”到枝叶上的。

媒体直呼:“中子散射是物理、化学、生物、材料等多学科研究的神兵利器!”

如此彪悍的“神器”,却被极少数西方国家掌握,此前,世界正在运行的脉冲式散裂中子源只有英国的ISIS、漂亮国的SNS和日本的J-PARC。

关键技术掌握在这三个国家手里,相当于全面封锁。接受媒体访问时,研究人员金大鹏坦承,“要不来,买不来”。

中国人要用,怎么办?材料研究领域的专家黄明欣透露,他曾向日本散裂中子源申请,要先设计好实验步骤,然后把材料寄到日本,对方做完实验后再把数据回传给他。

换句话说,不仅技术被封锁,就是申请使用,也不能看一眼,全程由对方操作实验,一不小心,中国研究的数据反被对方所用。

不服输的中国人可不吃这一套,早早开始发力。

据媒体报道,上世纪90年代末期,中国就暗自谋划。中科院高能物理研究所和中国原子能科学研究院的老科学家们纷纷予以支持,1999年,两家单位向科技部提交了建设散裂中子源的建议。此后,散裂中子源被列入国家“十一五”大科学装置建设计划。

研究多年后,2011年10月,总投资23亿元的中国散裂中子源装置终于在东莞奠基,第二年5月动工。

要知道,这一装置建在东莞大朗镇一个小山村18米深的地下,不仅建设规模庞大,而且部件繁多,工艺极其复杂,制造和安装过程都遇到不少困难,但都被科研团队一一攻克。

举个例子,针对装置磁体形成磁场饱和的问题,科研人员提出一种创新策略,不仅解决了多台磁铁之间的磁场同步问题,效果还优于国外散裂中子源。

正是通过各个击破,经过六年多奋战,2018年8月,中国散裂中子源顺利通过国家验收,正式投入运行。

这意味着,国内脉冲中子应用领域的空白得到填补,中国成为全球第四个拥有脉冲式散裂中子源的国家。消息传出,连诺奖得主、著名物理学家杨振宁都对项目大加赞赏。

有了“利器”,中国科研如虎添翼,先是利用散裂中子源相关技术催生出癌症治疗设备BNCT装置,其能只“杀死”癌细胞而不损伤周围细胞组织。接着,黄明欣团队借助散裂中子源,发现效能创世界纪录的“超级钢”。

目前,中国散裂中子源已完成课题500多项,且不断有科研团队排队申请,其中不乏欧美国家团队。

更重要的是,未来数年,欧美一些早期建设的反应堆中子源将会陆续退役关闭,新建设的中国散裂中子源和欧洲散裂中子源,将逐渐成为国际中子散射研究的中心。

从被西方封锁,到主导世界,中国实现惊艳逆袭!

参考资料:

1.《中国散裂中子源:“超级显微镜”看清材料微观结构》,科技日报

2.《治癌新突破,我国自主研发的BNCT装置有望4年内完成临床》,第一财经

3.《中国散裂中子源成港澳高校科研创新“新平台”》,新华社

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