军事：中国研发出世界最强氘氚中子源 热流密度是太阳3倍

　　来源：观察者网

　　核能是20世纪人类最伟大的成就之一。中子被称为核能系统的“灵魂”，是反应堆中核反应的触发粒子和能量载体，也是产生核热能和引发放射性的源头。中子源是产生、研究、利用中子的必备科学装置，也是开展中子物理与辐射安全、先进核能系统关键技术及核技术交叉应用等研究的重要实验平台。

　　据《科技日报》2月1日报道，日前，中科院核能安全技术研究所FDS凤麟核能团队的科研人员，在中子输运物理与技术方面取得突破性创新研究成果。该团队研发出强流氘氚中子源实验装置HINEG，其中子源强度创现行同类装置中的世界第一。那么，这个“世界最强氘氚中子源”究竟强在哪呢？

HINEG-I离子注入系统（图：中科院）

　　超强中子靶，承受的热流密度是太阳表面的3倍

　　“中子靶是HINEG的核心系统之一，强流离子加速器产生的高功率氘离子束轰击含有氚的中子靶，在靶上发生氘氚聚变反应产生中子。”中科院核能安全技术研究所所长、FDS凤麟核能团队创建人吴宜灿研究员告诉科技日报记者。为了产生强流的中子束，靶需要承受高功率离子束的轰击，从而带来靶上高强热流散出的难题。

　　“HINEG中子靶承受的热流密度是太阳表面热流密度的3倍。如果散热问题解决不好，靶温度迅速升高，其内含有的氚会快速释放，就无法实现中子的持续稳定产生。靶温升高过快时，甚至会出现瞬间被熔穿烧毁的情形。”吴宜灿说。

　　针对中子靶的高效散热难题，FDS凤麟核能团队发明了阵列射流耦合强剪切场的高效散热技术，并通过反复验证测试，成功实现了高效散热，将靶的温度控制在200℃以内。

　　不带电的中子也能做到精准调控

　　氘氚聚变反应产生14兆电伏（MeV）的单能中子，为模拟再现先进核能系统的复杂中子能谱环境，需要对产生的单能中子进行精确调控以便开展各类实验研究，这无疑是另一项严峻挑战。

　　“我们知道，电子、质子是带电粒子，可以利用电场或磁场对这些带电粒子进行控制，但中子是不带电的，无法用电磁场对其进行调控，不过可以通过中子与特定材料中原子核的反应过程来进行调控，这就需要精确的理论方法与实验技术来实现。”吴宜灿告诉记者。

　　FDS凤麟核能团队以中子输运理论研究成果为基础，发明了中子输运精准调控关键技术，实现了先进核能系统的复杂中子能谱环境的准确再现，对先进核能系统研究具有重要意义。