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又一國之重器,中國解決世界級(jí)大難題,散裂中子源到底干啥的?

2021-11-14 10:02 作者:水鏡曉先生  | 我要投稿


圖為檢修中的散裂中子源質(zhì)譜儀

最近,中國的又一個(gè)國之重器誕生,并讓西方為此紛紛豎起了大拇指,而這個(gè)國之重器到底是什么?原來中國這一次成功研發(fā)的國之重器名為散裂中子源質(zhì)譜儀,這讓人們覺得非常奇怪,散裂中子源這一特殊設(shè)備到底是用來干啥的?在了解了這一設(shè)備以后才會(huì)發(fā)現(xiàn),原來這個(gè)名字如此奇怪的裝置,有著如此驚人的作用。

圖為建造中的散裂中子源質(zhì)譜儀

用加速器將氫核轟擊包括鉛等高質(zhì)量元素,誘導(dǎo)其進(jìn)行衰變,大量產(chǎn)生高速中子流的技術(shù),就是所謂的散裂中子源,而散裂中子源爆發(fā)出來的大量慢速中子,實(shí)際上是一種能夠快速誘導(dǎo)重核材料同樣產(chǎn)生核裂變,并產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),將原子核內(nèi)力量釋放出來的最好方式,而且,除了誘發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以外,不會(huì)被原子核自身電荷阻礙的中子同樣是用于探測(cè)各類大分子結(jié)合物內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)排布的最好方式。

圖為質(zhì)譜儀粒子加速器

所以,人們?cè)谙胍R(shí)別某些特殊材料的內(nèi)部原子排布結(jié)構(gòu)時(shí),通常會(huì)使用相當(dāng)昂貴的低半衰期人造放射性物質(zhì)作為中子源,使用中子干涉探測(cè)裝置來對(duì)這些特殊樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原子排布進(jìn)行掃描,但人造放射性物質(zhì)畢竟有著放射性,每一次的使用對(duì)于操作人員來說都非常危險(xiǎn),更不要說這種放射性物質(zhì)的半衰期非常短,根本無法被儲(chǔ)存,因此,在散裂中子源被研發(fā)出來以前,基于中子干涉探測(cè)裝置而制造出來的探傷儀和掃描裝置的維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用,對(duì)于任何的研究機(jī)構(gòu)來說都是非常昂貴的。

但在散裂中子源被研發(fā)成功以后,研究中心和實(shí)驗(yàn)室在不需要繼續(xù)購買昂貴的人造放射性物質(zhì)的前提下,就能夠?qū)Ω黝惐仨毺幱谔囟ōh(huán)境才能保存的樣本進(jìn)行掃描操作,而且,中子源產(chǎn)生的中子在不攜帶電荷的前提下依舊保持著磁矩,這使得散裂中子源可以對(duì)磁性材料、以及復(fù)雜大分子的內(nèi)部磁效效應(yīng)和復(fù)雜立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè),這是X光照片和磁共振掃描系統(tǒng)根本沒有辦法做到的事情。

圖為粒子加速器

而且,相比于人造放射源,散裂中子源不不僅會(huì)發(fā)射對(duì)干涉系統(tǒng)干擾巨大的α粒子,而且其中子發(fā)散的頻率和粒子能量強(qiáng)度是固定而且可控的,這將能有效降低中子干涉探測(cè)系統(tǒng)所收集到的背景噪音,這使得被拍攝出來的圖像相比于使用人造放射源作為中子源的干涉探測(cè)器更為清晰,但這并不是散裂中子源偵察設(shè)備相比于使用人造放射源的同類最大的好處——不管是使用人造放射源,又或者直接從核反應(yīng)堆中導(dǎo)出中子,想要使用這種人造放射源探測(cè)器必須先通過重重的安全程序,否則,使用者將可能很有可能遭受高能輻射的照射而受到嚴(yán)重?fù)p傷,而借助中子分裂源來進(jìn)行掃描的物質(zhì)掃描器,只要其中子源不啟動(dòng),那這個(gè)設(shè)備基本上就算是安全的,所以,散裂中子源的出現(xiàn)不僅有助于科學(xué)家們探索微觀世界,還為他們的人身安全提供了充分的保障。

現(xiàn)在的中國,已經(jīng)完成了四臺(tái)散裂中子源質(zhì)譜儀的建造,而這些尖端科學(xué)儀器不僅能讓中國發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于生物學(xué),又或者材料學(xué)上的秘密,也能被用于促進(jìn)基因變化,誘導(dǎo)植物產(chǎn)生良性突變,更不要說質(zhì)譜儀還可為一些關(guān)鍵精密零件探傷,為中國航天等尖端技術(shù)產(chǎn)業(yè)保駕護(hù)航,這一系列工作,都證明了這些中子質(zhì)譜儀對(duì)人類有著巨大的作用,難怪,當(dāng)外國人們聽說中國手里面散裂中子質(zhì)譜儀的數(shù)量再次增加以后,他們想到的這樣的裝備并非用在軍事用途,而是認(rèn)定其將會(huì)為中國未來的發(fā)展進(jìn)步帶來巨大的貢獻(xiàn)。

又一國之重器,中國解決世界級(jí)大難題,散裂中子源到底干啥的?的評(píng)論 (共 條)

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