天天簡(jiǎn)訊:中國(guó)先進(jìn)研究堆實(shí)驗(yàn)平臺(tái)面向全球開(kāi)放
不久前，中核集團(tuán)原子能院宣布，他們研制的科學(xué)大裝置中國(guó)先進(jìn)研究堆實(shí)驗(yàn)平臺(tái)全面對(duì)外開(kāi)放，向全世界征集實(shí)驗(yàn)需求。先進(jìn)研究堆是利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的中子來(lái)做科學(xué)研究的。到目前為止，該平臺(tái)已經(jīng)收到了四十多個(gè)申請(qǐng)，項(xiàng)目涉及航空航天、材料、石油等科技前沿領(lǐng)域。先進(jìn)研究堆能用來(lái)做哪些研究呢？
記者來(lái)到位于北京房山的先進(jìn)研究堆這一天，正趕上研究堆開(kāi)堆運(yùn)行。進(jìn)入正在運(yùn)行的反應(yīng)堆會(huì)不會(huì)受到輻射？在物理實(shí)驗(yàn)大廳，記者現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，輻射量始終維持在0.6微西弗以下。按照這個(gè)數(shù)據(jù)，工作1400天的輻射劑量，相當(dāng)于去醫(yī)院做一次CT檢查。
這里正在進(jìn)行的研究有航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、高鐵的車(chē)輪檢測(cè)，甚至還有西漢的文物。
【資料圖】
中核集團(tuán)首席專(zhuān)家 陳東風(fēng)：咱們國(guó)家這個(gè)堆，可能還要面向國(guó)家重大需求，解決我們國(guó)家的核工業(yè)、航天、航空和能源、交通領(lǐng)域的一些問(wèn)題。
不同于核電站利用反應(yīng)堆來(lái)發(fā)電，先進(jìn)研究堆，是利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的中子專(zhuān)門(mén)來(lái)做科學(xué)研究。
中核集團(tuán)原子能院研究員 郝麗杰：中子穿透性非常強(qiáng)，它就猶如孫悟空的火眼金睛，可以透過(guò)金屬材料、非常厚重的材料去看見(jiàn)內(nèi)部的缺陷，這些都是其他射線難以做到的。
先進(jìn)研究堆于2010年建成。去年，中核集團(tuán)原子能院對(duì)它進(jìn)行了改造提升，以便全面開(kāi)放以后更好地服務(wù)用戶。
中核集團(tuán)原子能院黨委書(shū)記 薛小剛：我們今年的目標(biāo)是要運(yùn)行100天以上，在2024年我們力爭(zhēng)運(yùn)行在200到250天以上。歡迎國(guó)際朋友，到我們平臺(tái)上來(lái)做科研工作，共同開(kāi)創(chuàng)一些新的領(lǐng)域。
服務(wù)國(guó)家重大工程 助力高質(zhì)量發(fā)展
到目前為止，該平臺(tái)已經(jīng)收到了四十多個(gè)申請(qǐng)，項(xiàng)目涉及航空航天、材料、石油等科技前沿領(lǐng)域。而在先進(jìn)研究堆建成后的13年中，已經(jīng)面向國(guó)內(nèi)50多家科研院所和大學(xué)進(jìn)行了有限的開(kāi)放。它的主要技術(shù)指標(biāo)中子通量是亞洲第一，世界排名第三。中子通量越大，在實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)速度就越快，對(duì)檢驗(yàn)的物品也會(huì)看得更清楚。這13年中，中子的“火眼金睛”看到了什么？又解決了什么問(wèn)題呢？
這個(gè)高鐵車(chē)輪已經(jīng)跑了100萬(wàn)公里。但是在運(yùn)行過(guò)程中，殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致金屬疲勞、車(chē)輪破損。研究車(chē)輪殘余應(yīng)力，過(guò)去常用切割法和X射線檢測(cè)。通過(guò)切割對(duì)車(chē)輪進(jìn)行解剖，獲取局部殘余應(yīng)力水平。但車(chē)輪破壞后就不能用了。X射線檢測(cè)，只能對(duì)表面薄薄的微米層殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)試。而利用反應(yīng)堆的中子，可以提前發(fā)現(xiàn)車(chē)輪的金屬疲勞，預(yù)防安全事故。
中核集團(tuán)原子能院高級(jí)工程師 李玉慶：我們可以不用破壞整個(gè)輪子，然后測(cè)到深度大概40毫米距離的深部的應(yīng)力的分布。中子最大的特點(diǎn)就是無(wú)損檢測(cè)。
通過(guò)中子檢測(cè)，原子能院團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)首次完成了國(guó)產(chǎn)高鐵車(chē)輪殘余應(yīng)力實(shí)驗(yàn)。這次，獲取到了關(guān)系高鐵運(yùn)行安全、性能評(píng)價(jià)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
中國(guó)工程院院士 王海舟：信息采集完以后，對(duì)于高鐵車(chē)輪服役狀況的預(yù)測(cè)、對(duì)于將來(lái)延長(zhǎng)使用壽命都有很好的作用。對(duì)車(chē)輪將來(lái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以及車(chē)輪的整個(gè)成分組織結(jié)構(gòu)的改進(jìn)都會(huì)有很好的作用。
面向未來(lái)，先進(jìn)研究堆在科技前沿領(lǐng)域還大有可為。因?yàn)橹凶由渚€對(duì)蛋白質(zhì)幾乎沒(méi)有損傷，科學(xué)家們正在利用中子，研發(fā)一種治療手足口病的藥物。此外，中子還在新材料領(lǐng)域大顯身手。借助中子，科研人員能看清粉末狀的電池材料內(nèi)部的原子是如何分布的，通過(guò)研究來(lái)改善鈉離子電池的續(xù)航和快充性能。
中國(guó)科學(xué)院院士 張煥喬：我們國(guó)家投資了10億人民幣建造了這個(gè)高中子通量的先進(jìn)反應(yīng)堆，同時(shí)又在反應(yīng)堆上投資了5億多人民幣，建成了15臺(tái)先進(jìn)中子譜儀。這個(gè)裝置在國(guó)際上應(yīng)該說(shuō)是具有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力的中子科學(xué)平臺(tái)，所以應(yīng)該得到充分的應(yīng)用。我相信這些譜儀的利用能夠在多學(xué)科取得巨大的成就。
中子“拍照”后形成玫瑰花影像
一朵玫瑰花，很多人不陌生，而通過(guò)中子的“火眼金睛”，我們看到的可能是不一樣的花朵。
中子“拍照”后形成的玫瑰花影像，能看到花瓣上細(xì)微分布的脈絡(luò)，更深層次領(lǐng)略自然的神奇。正是因?yàn)橹凶佑写┩感詮?qiáng)的本領(lǐng)，它們也被用到更多的領(lǐng)域，比如給文物“拍照”，幫助專(zhuān)家精準(zhǔn)修復(fù)文物。
中子成像助力文物修復(fù)
漢代，人們習(xí)慣于席地而坐，席子也是古人常用的生活用具。席子不僅容易卷邊，起身時(shí)還會(huì)移動(dòng)，因此席鎮(zhèn)應(yīng)運(yùn)而生。北京大學(xué)考古文博學(xué)院在準(zhǔn)備修復(fù)這個(gè)文物時(shí)，就遇到了難題。文物被這些含銅的腐蝕物覆蓋了，看不出它本來(lái)的樣子。于是，他們委托賀林峰團(tuán)隊(duì)對(duì)席鎮(zhèn)進(jìn)行中子成像。
北京大學(xué)考古文博學(xué)院副教授 胡鋼：當(dāng)時(shí)的制作工藝是怎么樣一個(gè)過(guò)程，我們特別想知道。我們?cè)诒Ｗo(hù)修復(fù)過(guò)程中，每一個(gè)細(xì)微的環(huán)節(jié)，如果操作不當(dāng)，有可能把它的信息給破壞或者改變。
中子成像后，賀林峰團(tuán)隊(duì)通過(guò)影像學(xué)，去除了表面的腐蝕層，這件2000多年前的文物露出了它原本的面貌。鍍銀的紋飾、羽毛的紋路、動(dòng)物的造型栩栩如生。
北京大學(xué)考古文博學(xué)院副教授 胡鋼：中子成像的結(jié)果明確顯示，下面應(yīng)該是用了某一些膠結(jié)材料把它進(jìn)行有效的固定，這個(gè)很有意義，在保護(hù)修復(fù)當(dāng)中我們就可以更好注意。從科技價(jià)值認(rèn)識(shí)來(lái)說(shuō)，我們能夠更好地把這件器物的制作工藝呈現(xiàn)出來(lái)。
下一步，北京大學(xué)考古文博學(xué)院還將利用先進(jìn)研究堆，對(duì)“南海一號(hào)”沉船上的鐵器、陶瓷碎片進(jìn)行中子成像，找出這些在海洋底下浸泡了800多年的鐵器、瓷器內(nèi)部的銹蝕點(diǎn)，以利于更好地修復(fù)文物。
中核集團(tuán)原子能院研究員 賀林峰：我們每天都可以碰到不同的用戶，會(huì)講他們不同的科研故事，這個(gè)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常興奮、非常有意思的事。實(shí)際上每一個(gè)對(duì)象對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是一個(gè)盲盒，永遠(yuǎn)不知道有什么新的發(fā)現(xiàn)。
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