散裂中子源项目进展课件

中国散裂中子源靶站谱仪中国散裂中子源靶站谱仪介绍介绍陈元柏陈元柏2010年年8月月CSNS可研报告评审可研报告评审中国散裂中子源靶站谱仪介绍陈元柏CSNS可研报告评审Page2散裂源项目的基本情况散裂源项目的基本情况靶站设计靶站设计谱仪的设计谱仪的设计散裂源的其它应用散裂源的其它应用散裂源项目的基本情况Page 3中子源的发展中子源的发展CSNS热中子通量热中子通量 年份年份反应堆反应堆散裂中子源散裂中子源CARRJSNS中子源的发展CSNS热中子通量 Page4中子散射与同步辐射功能互补：水、氧、磁性结构中子散射与同步辐射功能互补：水、氧、磁性结构高温超导体高温超导体YBCO123YBCO123相的晶体结相的晶体结构，由同步辐射确定，而氧的构，由同步辐射确定，而氧的位置和占有率由中子散射最终位置和占有率由中子散射最终确定（橙色部分）。确定（橙色部分）。同步辐射测定其晶体结构骨架，与蛋白结合同步辐射测定其晶体结构骨架，与蛋白结合的水分子位置由中子衍射测定的水分子位置由中子衍射测定电子、电子、X-线、激光散射线、激光散射电磁作用电磁作用散射距离约散射距离约10-10米米对重原子更敏感对重原子更敏感通量大通量大中子散射中子散射核核-核作用核作用散射距离约散射距离约10-15米米对轻、重原子皆敏感对轻、重原子皆敏感对同位素敏感对同位素敏感高穿透性高穿透性对氢、碳、氮等敏感对氢、碳、氮等敏感带磁矩、自旋带磁矩、自旋中子散射与同步辐射功能互补：水、氧、磁性结构高温超导体YBCPage 5散射源与反应堆功能互补：液体，玻璃，非晶态和纳米材料散射源与反应堆功能互补：液体，玻璃，非晶态和纳米材料有利于研究大的尺度范围内的结构和动态有利于研究大的尺度范围内的结构和动态有利于研究物质中低能激发的超高精度的测量，有利于研究物质中低能激发的超高精度的测量，如软物质中的相互作用等如软物质中的相互作用等连续型，通常须单色化，只利用其中某一个波长连续型，通常须单色化，只利用其中某一个波长的中子，适合对某一特定的动、能量点附近的的中子，适合对某一特定的动、能量点附近的结构和动态信息作局部精细测量结构和动态信息作局部精细测量热量沉积高：热量沉积高：180 MeV，g g射线本底较高射线本底较高有利于精确测量原子级近邻的细微变化有利于精确测量原子级近邻的细微变化有利于原子的高能激发，如晶格高能振动、氢原有利于原子的高能激发，如晶格高能振动、氢原子扩散等动态过程研究子扩散等动态过程研究脉冲型，有时间结构，适合同时测量大范围的动脉冲型，有时间结构，适合同时测量大范围的动量、能量变化，全面反应物质的结构和动态信量、能量变化，全面反应物质的结构和动态信息息热量沉积：热量沉积：2045 MeV，g g射线本地较低射线本地较低法国反应堆中子源谱仪(ILL-D4)美国散裂中子源谱仪(IPNS-GPPD)1000原子尺度10100原子尺度单个原子尺度散射源与反应堆功能互补：液体，玻璃，非晶态和纳米材料有利于研Page 6 中子散射的应用中子散射的应用过过去去40年年，每每经经过过10年年中中子子散散射射的的应应用用领领域域就就会会增增加加几几倍倍。ISIS在在80年年代代中期建成时，每年用户只有中期建成时，每年用户只有300个，现在已经达到每年个，现在已经达到每年1500个用户。个用户。Page7 7设计指标、验收指标、工程指标、升级预留设计指标、验收指标、工程指标、升级预留束流功率束流功率(kW)脉冲重复频率脉冲重复频率(Hz)平均流强平均流强(m mA)束流能量束流能量(GeV)最高中子效率最高中子效率(n/proton/sr)谱仪数目谱仪数目10025631.6510-3 3CSNS工程的总体设计指标工程的总体设计指标束流功率束流功率(kW)脉冲重复频率脉冲重复频率(Hz)平均流强平均流强(m mA)束流能量束流能量(GeV)最高中子效率最高中子效率(n/proton/sr)最高中子通量最高中子通量(n/cm2/s14m)谱仪谱仪数目数目10256.31.6510-3 105 3设计指标：设计指标：100kW 质子束流功率质子束流功率升级预留：升级预留：200-500kW 质子束流功率质子束流功率自工程竣工验收后三年内达到工程总体技术指标自工程竣工验收后三年内达到工程总体技术指标CSNS工程的验收指标工程的验收指标7设计指标、验收指标、工程指标、升级预留束流功率脉冲重复频率Page 8项项目目建建设设内内容容主主要要包包括括一一台台强强流流质质子子直直线线加加速速器器、一一台台快快循循环环同同步步加加速速器器（RCS）、一一个个靶靶站站、3台台中中子子谱谱仪仪，以以及及与与其其配配套套的的建建筑筑物物、供供水水、供供电电、空调、辐射防护等设施。空调、辐射防护等设施。建设内容建设内容直线加速器直线加速器快循环同步加速器快循环同步加速器靶站靶站谱仪谱仪8项目建设内容主要包括一台强流质子直线加速器、一台快循环同步加Page 9项目定位项目定位l我国科技创新领域必不可少的重大基础设施我国科技创新领域必不可少的重大基础设施与与同同步步辐辐射射光光源源（如如上上海海、北北京京和和合合肥肥光光源源）及及反反应应堆堆功功能能互互补补，以以其其独独特特性性能能服服务务于于生生命命、环环境境、材材料料、医医药药、物物理理、化化学学等等学学科及工业界。科及工业界。国国内内首首座座基基于于强强流流质质子子加加速速器器的的高高科科技技大大装装置置平平台台，其其建建设设将将填填补补国国内内脉脉冲冲中中子子应应用用领领域域空空白白，缩缩短短该该领领域域与与世世界界前前沿沿的的30年年差差距，长期满足国内需求。距，长期满足国内需求。l世界新一代四大脉冲散裂中子源之一，具国际竞争力世界新一代四大脉冲散裂中子源之一，具国际竞争力脉脉冲冲中中子子通通量量为为21016/cm2s，仅仅次次于于美美国国SNS和和日日本本J-PARC，超过英国超过英国ISIS。领先韩国、德国、印度、北欧及西班牙等筹建项目领先韩国、德国、印度、北欧及西班牙等筹建项目l装置的科学寿命预计为装置的科学寿命预计为30年，可以升级改造到年，可以升级改造到500KW。项目定位我国科技创新领域必不可少的重大基础设施Page 1010广东省东莞市大朗镇广东省东莞市大朗镇北北临临常常虎虎高高速速，与与松松山山湖湖科科技技产产业业园园区区隔隔路路相相望望，东东、西西、南南三三面面为为为丘陵为丘陵距距广广九九、广广梅梅汕汕铁铁路路交交汇点的常平火车站汇点的常平火车站7公里公里距广州白云机场距广州白云机场85公里公里距深圳宝安机场距深圳宝安机场46公里公里装置选址装置选址10广东省东莞市大朗镇装置选址Page 11工程进展汇报工程进展汇报散散裂裂中中子子源源园园区区规规划划设设计计方方案案已已基基本本确确定定，广广东东省省建建筑筑设设计计院院正正在进行建筑方案设计。在进行建筑方案设计。工程进展汇报散裂中子源园区规划设计方案已基本确定，广东省建筑Page 12靶站的设计靶站的设计靶站：加速器加速的高能质子靶站：加速器加速的高能质子脉冲入射重金属靶体，通过散脉冲入射重金属靶体，通过散裂效应产生大量中子，并用慢裂效应产生大量中子，并用慢化器将其慢化成适合中子散射化器将其慢化成适合中子散射用的慢中子脉冲的设施。用的慢中子脉冲的设施。CSNS靶站为中子散射谱仪靶站为中子散射谱仪提提供了供了20条中子孔道条中子孔道。一期设计为一期设计为100KW，保留升，保留升级到级到500KW的能力的能力屏蔽，屏蔽，低温和水冷却等系统低温和水冷却等系统 靶站的设计靶站：加速器加速的高能质子脉冲入射重金属靶体，通过Page 13靶站设计指标靶站设计指标 束流功率kW100质子束能量 GeV1.6平均束流强度 m mA63脉冲重复频率 Hz25靶钨靶，钽包覆，重水冷却慢化器水(300K),耦合液氢(20K)，退耦合液氢（20k）反射体Be/Fe(700/1000X1000mm)屏蔽体5m 铁+1m 重混凝土中子束道20 条中子束道，垂直 shutter,内置中子导管靶站设计指标 束流功率kW100质子束能量 GeVPage 14 靶站系统组成靶站系统组成 靶及冷却系统：含靶体、重水冷却系统、轨道维护车含靶体、重水冷却系统、轨道维护车慢化器及低温系统：含水慢化器、液氢慢化器及其低温和含水慢化器、液氢慢化器及其低温和冷却系统冷却系统反射体及冷却系统：含铍反射体、重水冷却系统、反射体含铍反射体、重水冷却系统、反射体结构结构氦容器系统：不锈钢容器，质子束窗和中子窗口不锈钢容器，质子束窗和中子窗口屏蔽体系统：（含（含ShutterShutter）含屏蔽体、）含屏蔽体、1818个中子束流孔个中子束流孔道及其开关装置道及其开关装置遥控维护和后处理系统：遥控热室、三废处置，辐射防护遥控热室、三废处置，辐射防护控制系统：靶站控制靶站控制通用系统：水电气，通风，冷却水，真空，氦气系统等水电气，通风，冷却水，真空，氦气系统等 靶站系统组成 靶及冷却系统：含靶体、重水冷却系统、轨道维护Page 15靶站谱仪大厅靶站谱仪大厅靶站谱仪大厅Page 1616ShutterShutter驱动靶靶-慢化器慢化器-反射体组件反射体组件（TMR）质子束流中子束线氦容器靶站地基屏蔽体屏蔽体16ShutterShutter驱动靶-慢化器-反射体组件质Page 17设计基准：设计基准：人员可以人员可以到达的区到达的区域辐射剂域辐射剂量不大于量不大于2.5Sv/h。屏蔽体屏蔽体设计基准：人员可以到达的区域辐射剂量不大于2.5Sv/h。Page 1818活化分析活化分析靶靶-慢化器慢化器-反射体组件反射体组件(TMR)(TMR)退耦合窄化液氢慢化器(DPHM)退耦合水慢化器(DWM)Be 反射体耦合氢慢化器(CHM)Fe 反射体18活化分析靶-慢化器-反射体组件(TMR)退耦合窄化液氢慢Page 19靶体系统靶体系统（水平更换）（水平更换）靶体系统构成示意图靶体系统构成示意图关键的核心部件关键的核心部件说明：说明：靶体靶体后端庞大的维护拖车，其主要功能为能移出靶体进行更换或维护用后端庞大的维护拖车，其主要功能为能移出靶体进行更换或维护用靶体系统（水平更换）靶体系统构成示意图关键的核心部件说明：Page 2020靶上退耦合水慢化器（左上）为高通量热中子、中高分辨需求的谱仪提供6条束线，保留将来变更为液氢慢化器的可能性退耦合窄化液氢慢化器（左下）为高分辨需求谱仪提供6条束线靶下耦合氢慢化器为利用高通量长波中子、中低分辨需求的谱仪提供8条束线慢化器、中子束线慢化器、中子束线20靶上退耦合水慢化器（左上）为高通量热中子、中高分辨需求的Page 21氦容器氦容器氦容器Page 22慢化器慢化器-反射体插件反射体插件（垂直更换）（垂直更换）慢化器-反射体插件（垂直更换）Page 23靶站关键技术的研究靶站关键技术的研究靶靶靶靶慢化器慢化器慢化器慢化器反射体反射体反射体反射体靶站屏蔽靶站屏蔽靶站屏蔽靶站屏蔽靶站维护靶站维护靶站维护靶站维护公用系统公用系统公用系统公用系统低温系统低温系统低温系统低温系统靶站关键技术的研究Page 24关键部件靶体Proton beam4mm靶体材料：钨靶体材料：钨作作 用：质子轰击钨靶产生用：质子轰击钨靶产生中子中子技术难点：在钨块的技术难点：在钨块的六个六个表面包覆表面包覆 性能可靠的性能可靠的钽层钽层 注：钽层厚度注：钽层厚度0.5mm20 20 年年10 10 天天无无氦容器氦容器20 20 年年15 15 天天无无慢化器慢化器6 6 年年（退耦合液（退耦合液氢慢化器慢化器poison poison 材料材料)15 15 天天有有反射体反射体20 20 年年15 15 天天无无B B 常常规维护重水重水净化化1-21-2年年2 2天天有有监视仪器器仪表表1-21-2年年2 2天天有有定期定期维护1 1年年2 2 天天有有靶站维护预期寿命维护时间目标备件A 大型部件靶体5 年15 Page 38关键部件活化与后热关键部件活化与后热(a)(b)CSNS靶站活化强度随辐照时间的积累。(c)(d)CSNS(a)CSNS(a)钨靶、(b)(b)BeBe反射体、(c)(c)Fe Fe屏蔽体及(d)(d)整个靶站重要放射性核素在辐照一年后活化强度随冷却时间的变化。关键部件活化与后热(a)(b)CSNS靶站活化强度随辐照时间Page 39公用系统公用系统重水冷却（净化）系统重水冷却（净化）系统 轻水冷却轻水冷却 （净化）系统（净化）系统真空系统真空系统氦气系统氦气系统公用屏蔽公用屏蔽公用系统重水冷却（净化）系统 Page 40 Target station cooling system sub-system40 Target station cooling systemPage 41重水冷却系统重水冷却系统重水冷却系统设计参数重水冷却系统设计参数 靶体和反射体的发热量靶体和反射体的发热量 65 kW65 kW 系统工作压力系统工作压力 4 bar4 bar系统工作温度系统工作温度 25-35 25-35 C C 靶体和反射体出口温度靶体和反射体出口温度 5555 C C 靶体入口压力靶体入口压力 4 bar 4 bar 重水流量重水流量 180+60 l/min180+60 l/min系统设计压力系统设计压力 0.4MPa0.4MPa系统设计温度系统设计温度 6060 C C重水设计流量重水设计流量 250l/min 250l/min(15m3/h)(15m3/h)重水冷却系统重水冷却系统设计参数 靶体和反射体的发热量 65Page 42重水净化系统重水净化系统重水净化系统设计指标重水净化系统设计指标项目目指指标重水重水浓度度,原原子子%99.70%99.70%PD PD 值(25),(25),2.02.0电导率率（2525）,S/cmS/cm5.9 5.9 6.96.9总固体物固体物,mg/l,mg/l1212氯离子离子,mg/l,mg/l0.10.1铜离子离子,mg/lmg/l0.050.05铅离子离子,mg/lmg/l0.050.05重水净化系统重水净化系统设计指标项目指标重水浓度Page 43CSNSCSNS低温系统低温系统氦制冷系统氦制冷系统氢循环系统氢循环系统氢安全系统氢安全系统液氢低温慢化器工作在液氢低温慢化器工作在 20 K温区温区.120kW质子束核发热量约质子束核发热量约600W。慢化器内仲氢含量超过慢化器内仲氢含量超过 99%.慢化器内平均温度低于慢化器内平均温度低于20 K，且各处温差小于，且各处温差小于3 K.。液氢循环需要有压力平衡控制系统，以保证液氢循环系统安全。液氢循环需要有压力平衡控制系统，以保证液氢循环系统安全。液氢循环系统需要有惰性气体保护层，以保证液氢系统安全。液氢循环系统需要有惰性气体保护层，以保证液氢系统安全。低温系统需要有实时监控系统，备份及紧急情况下的自动保护措施。低温系统需要有实时监控系统，备份及紧急情况下的自动保护措施。设计符合各项安全标准、满足各种所需工况要求。设计符合各项安全标准、满足各种所需工况要求。CSNS低温系统氦制冷系统氢循环系统氢安全系统Page 44低温系统低温系统 低温系统流程图低温系统流程图 氢循环系统是一个封闭系统，系统内总的氢质量是恒定氢循环系统是一个封闭系统，系统内总的氢质量是恒定低温系统 低温系统流程图 氢循环系统是一个封闭系统，系统内总Page 45氢安全系统氢安全系统氢安全系统Page 46谱仪的建设方案谱仪的建设方案CSNS CSNS 谱仪的总体安排谱仪的总体安排高通量粉末衍射仪高通量粉末衍射仪多功能反射仪多功能反射仪小角散射仪小角散射仪 谱仪的建设方案Page 47CSNS CSNS 谱仪的总体安排谱仪的总体安排(18(18台）台）粉末衍射仪共粉末衍射仪共 6 6 台：台：高分辨粉末衍射仪（窄脉冲，液氢，20 K）高通量粉末衍射仪（退耦合，水，300 K）工程粉末衍射仪（窄脉冲，液氢，20 K）高压粉末衍射仪（窄脉冲，液氢，20 K）长波粉末衍射仪（耦合，液氢，20 K）无序材料衍射仪（退耦合，水，300 K）单晶衍射仪单晶衍射仪 1 1台（退耦合，水，台（退耦合，水，300 K300 K）。）。小角衍射仪小角衍射仪 1 1台（耦合，液氢，台（耦合，液氢，20 K20 K）。）。反射仪共反射仪共2 2 台：台：多用途反射仪（耦合，液氢，20 K）液体反射仪（耦合，液氢，20 K）直接几何非弹性散射谱仪直接几何非弹性散射谱仪 3 3 台：台：高能直接几何非弹性谱仪（退耦合，水，300 K）eV(电子伏特)谱仪（退耦合，水，300 K）低能直接几何非弹性谱仪（窄脉冲，液氢，20 K）单晶分析器谱仪单晶分析器谱仪 4 4 台：台：单晶逆几何非弹性谱仪（窄脉冲，液氢，20 K）低能逆几何非弹性谱仪（耦合，液氢，20 K）高能逆几何非弹性谱仪（退耦合，水，300 K）背散射谱仪（窄脉冲，液氢，20 K）中子物理谱仪中子物理谱仪 3 3台台 （耦合，液氢，（耦合，液氢，20 K20 K）2002 年年4 月召开的靶站设计国际评议专家认为月召开的靶站设计国际评议专家认为所选择建设谱仪用户量大，覆盖面广，可确保所选择建设谱仪用户量大，覆盖面广，可确保早出成果，而且技术相对成熟，是合理的选择。早出成果，而且技术相对成熟，是合理的选择。CSNS 谱仪的总体安排(18台）粉末衍射仪共 6 台：2Page 48高通量粉末衍射仪高通量粉末衍射仪（1）满足大多数用户研究物质晶）满足大多数用户研究物质晶体结构和磁结构的要求；体结构和磁结构的要求；（2）最佳分辨率达到）最佳分辨率达到0.2%；（3）具有研究小样品的结构、相）具有研究小样品的结构、相变和实时化学反应的能力；变和实时化学反应的能力；（4）提供低温、高温和高压等特）提供低温、高温和高压等特殊样品环境。殊样品环境。慢化器慢化器水水（300 K300 K）中子波中子波长范范围0.30.34.8 4.8 最大中子束最大中子束宽40(h)40(w)40(h)40(w)mmmm样品到慢化器距离品到慢化器距离L L1 130 m30 m中子中子导管管3 3 c c 超超镜样品到品到探探测器器组中心中心距离距离L L2 22 2 =150=150 背散射探背散射探测器器组1.5 m1.5 m2 2 =90=90 探探测器器组2.0 m2.0 m2 2 =15=15 低角度探低角度探测器器组3.8 m3.8 m高通量粉末衍射仪（1）满足大多数用户研究物质晶体结构和磁结Page 49物理设计物理设计样品处中子通量样品处中子通量典型典型d d值区间与分辨率的关系值区间与分辨率的关系 聚焦导管聚焦导管中子通量损失中子通量损失30%30%准直器准直器+导管系统导管系统物理设计样品处中子通量典型d值区间与分辨率的关系 聚焦导管中Page 50低角度探测器的分辨率较低，低角度探测器的分辨率较低，适于测定较大分子的结构；适于测定较大分子的结构；背反射探测器的分辨率较高，背反射探测器的分辨率较高，适于分辨率较高的研究；适于分辨率较高的研究；9090 探测器可避免容器壁的散探测器可避免容器壁的散射，适于在有容器的情况下进行射，适于在有容器的情况下进行中子散射研究。中子散射研究。探测器探测器:高气压高气压3He位置灵敏位置灵敏计数管计数管(1英寸英寸)低角度探测器的分辨率较低，适于测定较大分子的结构；探测器:高Page 51多功能反射仪多功能反射仪 BeamStopModeratorDistance from moderator(m)036101719.5Target shieldingChoppersBenderDetectorFocused guideSample0.25m21.5Spin FlipperPolarizerAnalyzerSlitPre-shieldingStraight guide主要功能有：主要功能有：1)1)固体薄膜的中子反射率测量；固体薄膜的中子反射率测量；2)2)磁性薄膜的极化中子测量；磁性薄膜的极化中子测量；3)3)原位薄膜材料的生长及其中子反射率测量；原位薄膜材料的生长及其中子反射率测量；4)4)非镜面反射特性研究；非镜面反射特性研究；5)5)掠入射小角散射掠入射小角散射 6)6)液体表面及有机功能材料的反射率测量液体表面及有机功能材料的反射率测量7)7)中子超镜薄膜测量。中子超镜薄膜测量。谱仪结构构参数参数设计值慢化器慢化器液液氢，20K20K中子中子带宽6.2 (2 6.2 (2 8.2)8.2)Q Q 范范围0.05 0.5 0.05 0.5 -1-1分辨率分辨率10%0.01 Q 0.01-1-1范围内可靠的小角中子散射数据范围内可靠的小角中子散射数据,满足绝大多数小角中子散射实验的科研满足绝大多数小角中子散射实验的科研要求；要求；在此范围内的谱仪分辨率达到在此范围内的谱仪分辨率达到3030的水平，谱仪常规性能与美日英运行和建设中的散裂源小角的水平，谱仪常规性能与美日英运行和建设中的散裂源小角谱仪相当；谱仪相当；谱仪具有极大的动态范围，同时提供低温、高温和高压等特殊样品环境，便于进行动力学实验测谱仪具有极大的动态范围，同时提供低温、高温和高压等特殊样品环境，便于进行动力学实验测量；量；样品量可变，以满足不同科研领域的研究需求。样品量可变，以满足不同科研领域的研究需求。靶站插入件从不同位置开始的中子的传输效率。物理设计 SANS探测器示意图 SANS 小孔几何光路示意图Page 56小角谱仪初步设计侧视图小角谱仪初步设计侧视图入射准直器探测器子系统小角谱仪初步设计侧视图入射准直器探测器子系统Page 57谱仪关键技术的研究谱仪关键技术的研究转子的研究转子的研究探测器和电子学读出的研究探测器和电子学读出的研究谱仪关键技术的研究Page 58中子带宽选择转子及控制系统的研究中子带宽选择转子及控制系统的研究转子模型机试验平台转子模型机试验平台用途：用途：对中子束流进行机械对中子束流进行机械阻挡式斩波，在脉冲式中子阻挡式斩波，在脉冲式中子源中起到限制中子波长范围源中起到限制中子波长范围(时间窗时间窗)的作用；的作用；指标：指标：转速：转速：1500RPM；相位控制角度精度：相位控制角度精度：0.22度；度；对对1A波长中子透过率波长中子透过率10-4；动平衡精度动平衡精度G1.0；中子带宽选择转子及控制系统的研究转子模型机试验平台用途：对中Page 59中子探测器的研究中子探测器的研究3He管中子探测器探测管中子探测器探测数据获取插件数据获取插件二维位置二维位置灵敏中子灵敏中子探测器探测器20cm20cm20cm20cm，位置分辨，位置分辨(FWHM)(FWHM)2mm*2mm2mm*2mm中子探测器的研究3He管中子探测器探测数据获取插件二维位置灵Page 60前端控制网络前端控制网络基于基于FL-net（Yokogawa PLC）Soft IOC用虚拟机实现用虚拟机实现集中式集中式IOC，可靠性高，可靠性高（参考上海光源经验）（参考上海光源经验）数据流：数据流：PLCSoft IOC 客户端客户端前端控制网络Soft IOC用虚拟机实现数据流：PLCSPage 61散裂中子源的其它应用：散裂中子源的其它应用：CSNS-ICSNS-I质子束拓展应用的考虑质子束拓展应用的考虑中高能质子束、白光中子源和中高能质子束、白光中子源和MUMU子源子源第二靶站第二靶站高能所：唐靖宇，李家才，敬罕涛，杨征高能所：唐靖宇，李家才，敬罕涛，杨征以及各合作单位成员以及各合作单位成员国家中子源多学科研讨会国家中子源多学科研讨会20092009年年1111月月18-2018-20日，北京日，北京散裂中子源的其它应用：CSNS-I质子束拓展应用的考虑中Page 62CSNS质子束应用的基本考虑质子束应用的基本考虑CSNS质子束（包括次级束）应用的模式质子束（包括次级束）应用的模式寄生（兼用）模式寄生（兼用）模式在在CSNSCSNS开展中子散射应用的同时开展质子的应用，并且基本上不影开展中子散射应用的同时开展质子的应用，并且基本上不影响或较少影响前者的运行。响或较少影响前者的运行。将是将是CSNSCSNS质子束应用的主要模式质子束应用的主要模式专用模式专用模式特殊要求的质子束应用可以采取专用的供束方式，可以提供品质更特殊要求的质子束应用可以采取专用的供束方式，可以提供品质更好的、流强更大的束流，即好的、流强更大的束流，即CSNSCSNS加速器所能提供的最佳束流指标。加速器所能提供的最佳束流指标。此时，基于中子散射的应用或受到较大的影响或暂停。此时，基于中子散射的应用或受到较大的影响或暂停。分阶段进行分阶段进行前期在保证中子散射应用外，开展寄生的质子束、快中子束和前期在保证中子散射应用外，开展寄生的质子束、快中子束和MUMU子子束的应用束的应用.在升级阶段，在升级阶段，CSNSCSNS束流功率得到较大提高，可以考虑建设第束流功率得到较大提高，可以考虑建设第2 2靶站靶站以充分开展以充分开展MUMU子束和快中子束（白光中子源）的应用。子束和快中子束（白光中子源）的应用。其它质子束的应用也可以得到充分发展。其它质子束的应用也可以得到充分发展。CSNS质子束应用的基本考虑CSNS质子束（包括次级束）应用Page 63RTBT输运线和高能质子束实验区的位置输运线和高能质子束实验区的位置HEPEARTBT输运线和高能质子束实验区的位置HEPEAPage 64空间辐射效应研究（重点开展领域）空间辐射效应研究（重点开展领域）航天电子学器件、航天生物效应、辐射剂量学航天电子学器件、航天生物效应、辐射剂量学中能质子束和高能质子束：要求流强和能量大范围可变中能质子束和高能质子束：要求流强和能量大范围可变质子治疗质子治疗中能质子束中能质子束浅层治疗和研究浅层治疗和研究农业上的辐射生物学农业上的辐射生物学中能质子束中能质子束质子照相质子照相医学质子照相、流体力学研究医学质子照相、流体力学研究高能质子束高能质子束其它应用其它应用探测器测试、核物理、材料等探测器测试、核物理、材料等空间辐射效应研究（重点开展领域）Page 65CSNS-I快中子实验站快中子实验站散裂靶反角通道白光中子实验终端散裂靶反角通道白光中子实验终端沿质子入射通道反流的中子束慢化程度较低，具有很宽的能谱和较窄的时间沿质子入射通道反流的中子束慢化程度较低，具有很宽的能谱和较窄的时间结构结构,比较适合开展共振区白光中子源的研究比较适合开展共振区白光中子源的研究寄生模式寄生模式宽脉冲宽脉冲(400 ns),高通量高通量,散裂靶的冷却水对中子能谱有一定的慢化的作用散裂靶的冷却水对中子能谱有一定的慢化的作用,能谱峰值在能谱峰值在1 MeV,时间也有一定的展宽时间也有一定的展宽初步考虑初步考虑:重点利用的能区是重点利用的能区是1 eV10 keV 飞行时间测量飞行时间测量:中子飞行距离中子飞行距离55m专用模式专用模式RCS加速器单脉冲运行加速器单脉冲运行(靶站流强降一半靶站流强降一半,质子脉冲宽度质子脉冲宽度70ns；甚至更短，；甚至更短，牺牲流强牺牲流强)可利用的能谱有可能达到可利用的能谱有可能达到MeV量级量级CSNS-I快中子实验站散裂靶反角通道白光中子实验终端Page 66中子能谱CSNS-I快中子实验站中子能谱CSNS-I快中子实验站Page 67中子探测器和电子学读出的需求：中子探测器和电子学读出的需求：还有还有17个中个中子应用谱仪子应用谱仪待建待建中子探测器和电子学读出的需求：还有17个中子应用谱仪待建Page 68欢迎参加欢迎参加中国散裂中子源的建设中国散裂中子源的建设谢谢！欢迎参加