前不久,上海电气集团公司原子武器院宣布,他们研发的自然科学大器中国一流自然学术研究堆试验网络平台全面性对外开放,向在世界上公开征集试验市场需求。一流自然学术研究堆是借助核反应堆造成的质子来做自然科学自然学术研究的。到为止,该网络平台早已接到了数十个提出申请,项目牵涉航太、合金材料、天然气等前沿应用领域。一流自然学术研究堆能用来做哪些自然学术研究呢?
记者来到位于北京房山的一流自然学术研究堆这一天,正赶上自然学术研究堆开堆运转。进入早已开始运转的反应堆会不会受到电磁辐射?在物理试验大厅,记者现场测量后发现,电磁辐射量始终维持在0.6剂量率弗以下。按照那个数据,工作1400天的电磁辐射剂量,相当于去医院做一次CT检查。
这里早已开始展开的自然学术研究有航空发动机叶片、高速铁路的轮轴检验,甚至还有西汉的历史文物。
上海电气集团公司副研究员 陈东风:咱们北欧国家那个堆,可能还要面向全国北欧国家重大市场需求,解决他们北欧国家的核工业、航天、航空和能源、交通应用领域的一些问题。
不同于核电站借助反应堆来发电,一流自然学术研究堆,是借助核反应堆造成的质子专门来做自然科学自然学术研究。
上海电气集团公司原子武器院自然学术研究员 郝丽杰:质子渗透力非常强,它就犹如孙悟空的慧眼,可以透过合金合金材料、非常厚重的合金材料去看见外部的缺陷,这些都是其他伽马射线难以做到的。
一流自然学术研究堆于2010年投入使用。去年,上海电气集团公司原子武器院对它展开了改造提升,以便全面性对外开放以后更好地服务用户。
上海电气集团公司原子武器院党委书记 薛胖虎:他们今年的目标是要运转100天以上,在2024年他们力争运转在200到250天以上。欢迎国际朋友,到他们网络平台上来做科研工作,共同开创一些捷伊应用领域。
服务北欧国家重大工程,助推高质量发展
到为止,该网络平台早已接到了数十个提出申请,项目牵涉航太、合金材料、天然气等前沿应用领域。而在一流自然学术研究堆投入使用后的13年中,早已面向全国国内50多家科研院所和大学展开了有限的对外开放。它的主要技术指标质子通量是亚洲第一,世界排名第三。质子通量越大,在试验中检验速度就越快,对检验的物品也会看得更清楚。这13年中,质子的“慧眼”看见了什么?又解决了什么问题呢?
那个高速铁路轮轴早已跑了100万公里。但是在运转过程中,残存形变会导致合金烦躁、轮轴破损。自然学术研究轮轴残存形变,过去常见研磨法和X伽马射线检验。透过研磨对轮轴展开解剖,以获取局部残存形变水平。但轮轴毁坏后就不能用了。X伽马射线检验,只能对表面薄薄的微米层残存形变展开测试。而借助反应堆的质子,可以提前发现轮轴的合金烦躁,预防安全事故。
上海电气集团公司原子武器院高级工程师 李玉庆:他们可以不用毁坏整个轮子,然后测到深度大概40毫米距离的深部的形变的原产。质子最大的特点就是无损检验。
透过质子检验,原子武器院团队在国内首次完成了国产高速铁路轮轴残存形变试验。这次,以获取到了关系高速铁路运转安全、操控性评价的关键数据。
中国工程院工程院 王井上:信息采集完以后,对于高速铁路轮轴服役状况的预测、对于今后延长使用寿命都有较好的作用。对轮轴今后结构的设计,以及轮轴的整个成分组织结构的改进单厢有较好的作用。
面向全国未来,一流自然学术研究堆在前沿应用领域还大有作为。因为质子伽马射线对蛋白质几乎没有损伤,自然科学家们早已开始借助质子,研发一种治疗手足口病的药物。此外,质子还在新合金材料应用领域大显身手。借助质子,科研人员能看清粉末状的电池组合金材料外部的原子是如何原产的,透过自然学术研究来改善钠离子电池组的续航和快充操控性。
中国自然科学院工程院 张焕乔:他们北欧国家投资了10亿港币建造了那个高质子通量的一流反应堆,同时又在反应堆上投资了5亿多港币,投入使用了15台一流质子protons。那个器在欧美国家应该说是具有很强竞争能力的质子自然科学网络平台,所以应该得到充分的应用。我相信这些protons的借助能够在多学科取得巨大的成就。
质子“照相”后形成花束图像
一朵花束,很多人不陌生,而透过质子的“慧眼”,他们看见的可能是不一样的花朵。
质子“照相”后形成的花束图像,能看见花瓣上细微原产的脉络,更深层次领略自然的神奇。正是因为质子有渗透力强的本领,它们也被用到更多的应用领域,比如给历史文物“照相”,帮助专家精准复原历史文物。
质子成像助推历史文物复原
汉代,人们习惯于席地而坐,铁管也是古人常见的生活用具。铁管不仅容易卷边,起身时还会移动,因此席镇应运而生。北京大学考古文博学院在准备复原那个历史文物时,就遇到了难题。历史文物被这些含铜的腐蚀物覆盖了,看不出它本来的样子。于是,他们委托贺林峰团队对席镇展开质子成像。
北京大学考古文博学院副教授 胡钢:当时的制作工艺是怎么样一个过程,他们特别想知道。他们在保护复原过程中,每一个细微的环节,如果操作不当,有可能把它的信息给毁坏或者改变。
质子成像后,贺林峰团队透过图像学,去除了表面的腐蚀层,这件2000多年前的历史文物露出了它原本的面貌。镀银的纹饰、羽毛的纹路、动物的造型栩栩如生。
北京大学考古文博学院副教授 胡钢:质子成像的结果明确显示,下面应该是用了某一些胶结合金材料把它展开有效的固定,那个很有意义,在保护复原当中他们就可以更好注意。从科技价值认识来说,他们能够更好地把这件器物的制作工艺呈现出来。
下一步,北京大学考古文博学院还将借助一流自然学术研究堆,对“南海一号”沉船上的铁器、陶瓷碎片展开质子成像,找出这些在海洋底下浸泡了800多年的铁器、瓷器外部的锈蚀点,以利于更好地复原历史文物。
上海电气集团公司原子武器院自然学术研究员 贺林峰:他们每天都可以碰到不同的用户,会讲他们不同的科研故事,那个对他们来说是一个非常兴奋、非常有意思的事。实际上每一个对象对他们来说都是一个盲盒,永远不知道有什么捷伊发现。
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