Китайский нейтронный источник выходит на новый уровень
16 октября установка, расположенная на территории университетского городка в провинции Цзянси, успешно прошла финальную экспертную проверку. Два дня спустя операторы подтвердили, что нейтронный источник на базе ускорителя Donghua (ECANS) перешел от пробных запусков к формальной эксплуатации. Для исследователей, потративших шесть лет на его создание, этот момент означает конец долгого ожидания. Для более широкого научного сообщества Китая это означает появление еще одного отечественного инструмента для изучения материи.
Нейтронные источники являются рабочей лошадкой современной науки. Вместо использования рентгеновских лучей или лазеров они облучают образцы нейтронами, и то, как эти нейтроны рассеиваются или поглощаются, раскрывает то, что упускают другие методы — от структуры металлов и материалов для батарей до поведения компонентов, подверженных радиации. Подобные установки лежат в основе работ в области материаловедения, медицины и ядерной инженерии, и доступ к ним долгое время был узким местом для ученых за пределами нескольких стран.
ECANS был предложен в 2020 году, а строительство началось в 2022 году. Он был разработан Дунхуаским технологическим университетом в Наньчане совместно с партнерами, включая Китайскую академию инженерной физики и Китайский институт атомной энергии. Вместо использования реактора устройство ускоряет пучок электронов и направляет его на мишень, производя нейтроны посредством ядерных реакций. Такая конструкция компактна и управляема по сравнению с реакторными источниками, что является одной из причин популярности ускорительных установок по всему миру.
Установка поддерживает два основных режима. В режиме облучения она может использоваться для практических применений, таких как испытания того, как материалы и электроника выдерживают радиацию. В режиме научных экспериментов она может работать в конфигурациях с длинными или короткими импульсами, предоставляя исследователям гибкость в зависимости от того, нужна ли им высокая интенсивность в течение длительного времени или резкие, точно синхронизированные импульсы. По словам разработчиков, установка может обеспечивать электронный пучок с максимальной мощностью в десятки киловатт, что выводит ее в полезный средний диапазон для установки университетского масштаба.
Ускоритель — не единственный недавний признак движения вперед. В Тибете исследователи доводят науку о энергосистемах до крайностей на испытательной площадке на высоте 5000 метров над уровнем моря, где они завершили натурное исследование того, как высокогорные условия влияют на электрический разряд вдоль линий электропередачи. Этот эксперимент заполнил пробел в данных для инженерии на экстремальных высотах, где разреженный воздух меняет поведение оборудования. Оба проекта отражают более широкую тенденцию к созданию специализированной исследовательской инфраструктуры по всей стране, а не к ее концентрации в нескольких прибрежных центрах.
Для Дунхуаского технологического университета отдача частично локальна. Работающий нейтронный источник дает студентам и преподавателям доступ к экспериментам, для которых в противном случае потребовалось бы ехать за границу или ждать в длинных очередях в общих национальных центрах. Он также создает возможности для сотрудничества с больницами, производителями радиационно-стойкой электроники и энергетическими компаниями, заинтересованными в том, как материалы стареют под нагрузкой.
На международном уровне установка скромна по масштабу. Самые мощные нейтронные установки в мире остаются гораздо более крупными и дорогими, и ученые по-прежнему пересекают границы, чтобы использовать их. Но неуклонное распространение средних источников, размещенных в университетах, имеет значение: оно расширяет круг людей, которые могут проводить эксперименты, сокращает цикл обратной связи между идеей и результатом и обучает поколение исследователей методам, которые когда-то были прерогативой национальных лабораторий.
Следующий шаг связан не столько с перерезанием ленточки, сколько с пропускной способностью. Такие установки, как ECANS, добиваются успеха, когда время пучка расписано полностью, а результаты начинают появляться в журналах. Если это произойдет, университетская установка в Наньчане займет свое место в тихой, неприглядной инфраструктуре, которая лежит в основе научных амбиций страны.