成本上升令欧洲散裂源功率减半

2017-07-26 | 来源: 科学网 | 转到微信 | 有0人参与评论 | 字体: 放大缩小 | 收藏 | 打印

　　当2023年开始科学试验时，全球最强大的中子束源将不及其规划功率的一半。在瑞典隆德处于建设中的欧洲散裂源（ESS）原本计划达到5兆瓦（MW）功率，但不断上涨的开支意味着其在6年内将只能达到2MW。而这或许会限制其能开展的科学研究范围。

　　正在建设中的欧洲散裂源可能无法达到原定的5兆瓦功率。图片来源：Perry Nordeng/ESS

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　　尽管该项目的主要决策机构——ESS委员会正在考虑到2025年使其功率提高到5MW的计划，但一些科学家担心，该设施的功率将永远停留在2MW。“一些有说服力的人认为，ESS不需要达到5MW。”ESS前总干事、乌普萨拉大学物理学家Colin Carlile表示，“但他们的声音具有迷惑性。如果这真的发生了，那将是一场悲剧。”

　　和X射线一样，中子束是科学家探究物质原子结构的一种方式。不过，X射线散射的是围绕原子的电子云，而中子散射的是原子核。这种能力可帮助科学家定位诸如只有一个电子且对X射线来说难以捕捉的氢原子。中子束还能区分不同同位素的原子核。同时，由于中子带有自旋，因此它们能揭示所研究物质的磁特性。

　　大多数中子源是通过裂变产生中子的核反应堆。不过，近年来，科学家越来越借助于散裂源。在散裂源中，加速的质子束会打碎固体靶中的原子核，从而将中子剥离出来。随后，中子被引导形成束流，并且向用于开展试验的仪器流去。较高功率的束流能带来较大流量的中子，从而使更高的时空分辨率和对诸如蛋白质等小型样本的研究成为可能。作为一种维持欧洲在该领域领先地位的方法，建设ESS的想法于上世纪80年代末提出。考虑到既有的中子源不断关闭，ESS的建设还有助于对抗日益增长的关于欧洲中子匮乏的担忧。在项目的15个参与国同意负担18.4亿欧元的建设预算费用时，ESS的建造工作最终于2014年开启。根据ESS总干事John Womersley的介绍，当时的计划是2019年产生第一批中子，2023年为首批用户试验提供完整的5MW束流功率，随后2年完成16台仪器的建设，并在几年后全部建成22台仪器。