成本上升令歐洲散裂源功率減半

宗華/文

正在建設中的歐洲散裂源可能無法達到原定的5兆瓦功率。

圖片來源：Perry Nordeng/ESS

當2023年開始科學試驗時，全球最強大的中子束源將不及其規劃功率的一半。在瑞典隆德處於建設中的歐洲散裂源（ESS）原本計劃達到5兆瓦（MW）功率，但不斷上漲的開支意味著其在6年內將只能達到2MW。而這或許會限制其能開展的科學研究範圍。

儘管該項目的主要決策機構——ESS委員會正在考慮到2025年使其功率提高到5MW的計劃，但一些科學家擔心，該設施的功率將永遠停留在2MW。「一些有說服力的人認為，ESS不需要達到5MW。」ESS前總幹事、烏普薩拉大學物理學家Colin Carlile表示，「但他們的聲音具有迷惑性。如果這真的發生了，那將是一場悲劇。」

和X射線一樣，中子束是科學家探究物質原子結構的一種方式。不過，X射線散射的是圍繞原子的電子云，而中子散射的是原子核。這種能力可幫助科學家定位諸如只有一個電子且對X射線來說難以捕捉的氫原子。中子束還能區分不同同位素的原子核。同時，由於中子帶有自旋，因此它們能揭示所研究物質的磁特性。

大多數中子源是通過裂變產生中子的核反應堆。不過，近年來，科學家越來越藉助於散裂源。在散裂源中，加速的質子束會打碎固體靶中的原子核，從而將中子剝離出來。隨後，中子被引導形成束流，並且向用於開展試驗的儀器流去。較高功率的束流能帶來較大流量的中子，從而使更高的時空解析度和對諸如蛋白質等小型樣本的研究成為可能。

作為一種維持歐洲在該領域領先地位的方法，建設ESS的想法於上世紀80年代末提出。考慮到既有的中子源不斷關閉，ESS的建設還有助於對抗日益增長的關於歐洲中子匱乏的擔憂。在項目的15個參與國同意負擔18.4億歐元的建設預算費用時，ESS的建造工作最終於2014年開啟。根據ESS總幹事John Womersley的介紹，當時的計劃是2019年產生第一批中子，2023年為首批用戶試驗提供完整的5MW束流功率，隨後2年完成16台儀器的建設，並在幾年後全部建成22台儀器。

來源：科學網

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