中国散裂中子源 探索微观世界的“超级显微镜”(2)
大功率速调管这种电真空器件,零部件数以百计,涉及多个学科领域。从研制到安装,每一个环节都必须精确无误。高通过率电子光路要求传输效率达到100%,所有零部件的安装精度要控制在20个微米之内,这个数值只有人头发丝直径的1/4。
让刘华昌他们这些研发人员记忆最深的是,速调管的真空标准是标准大气压的千亿分之一。这对大尺寸铜腔的焊接材料和技术是一个严峻的挑战,稍有不慎,就容易频繁出现打火现象,轻则影响装置的稳定运行,重则导致整个功率源设备的损毁。
中国散裂中子源科学中心加速器技术部副主任 刘华昌:我们反复进行了实验验证,几个月,经历了几十次、上百次的实验,选择了这种焊料。
中国科学院高能物理研究所科研团队和上下游企业通力合作,一道攻坚克难,最终圆满完成了研发试制任务。中国散裂中子源二期工程的前期准备工作已全部就位,即将开始加速跑。
中国科学院高能物理研究所副所长 中国散裂中子源二期工程总指挥 王生:二期工程会把散裂中子源最主要的技术指标,就是质子束流的功率提升5倍,使它的研究能力大大提升,同时会新建9台中子谱仪。二期工程全部完成以后,散裂中子源的研究能力已经基本覆盖了所有的中子散射(应用领域)。
中国散裂中子源谱仪大厅
原始创新新高地
中国散裂中子源由直线加速器、快循环同步加速器、靶站以及中子散射谱仪等部分构成,其中加速器部分都在13米到18米的地下。地面之上的谱仪大厅,就是科学家的云集之地。年终岁末,来自全国各地的科学家依然在这里进行最前沿的科技攻关。
来自东北大学的高建荣团队与散裂中子源的谱仪科学家一起,正在为即将开始的高温合金定向凝固原位中子衍射实验做最后的准备。
东北大学教授 高建荣:我们这个(实验)涉及高温真空环境,要研究高温合金,就是做飞机发动机叶片的那种金属材料,从液体变成固体的过程当中,它的缺陷是如何形成的。
航空发动机被誉为现代工业的“皇冠”,这颗“皇冠上的明珠”就是航空发动机上的叶片。我国虽然也能生产航空发动机叶片,但多年来质量和性能仍有待提高。
高建荣表示,航空发动机叶片为空心结构,材料特殊,结构复杂,要想提高国产飞机叶片的质量和制造效率,首先必须对材料有充分认识。早在五年前,他就开始构思利用中子穿透性强的特点,进行高温合金定向凝固的原位观测实验。
中国散裂中子源科学中心副主任 梁天骄:这种实验包括相关的设备研制应该说是非常有挑战性。高温合金在模壳内融化,而且在这个里面垂直方向上运动,我们在整个生长过程中间,我们是不是都能够获得可靠的数据,这是高老师非常担心的事情。