中国散裂中子源环境影响
对环境的影响
CSNS装置运行之后对环境带来的影响有以下几方面:
1、对工作人员可能造成的最大辐射剂量。
（1）加速器运行时产生的中子和γ穿过屏蔽层后，除在中子大厅内工作的工作人员外，在其他地方工作的工作人员可能造成的最大年剂量为0.46mSv/a（每年按2000h工作计算）；
（2）中子大厅是引出中子束进行科学实验的地方，剂量率相对较高，但本装置采用了T0转子（一米厚的铁圆盘）和附加的钢筋混凝土围廊的设计，以及对谱仪将采取附加屏蔽的办法，可确保中子大厅的辐射剂量率低于2.5μSv/h，因而对在中子大厅进行科学实验的、来自国内外的科学工作者们，他们可能受到的年剂量也将能确保低于5mSv/a（每年按2000h工作计算）。按加速器防护通常采用的方法，在加速器运行后，对于中子大厅将根据实际的剂量监测结果，对某些高剂量区域采取局部屏蔽，以降低剂量率，确保在中子大厅中任何地方的剂量率低于2.5μSv/h。
（3）对于设备检修的工作人员，采取增加操作距离和严格控制工作时间能确保他们受到的年剂量低于CSNS规定的剂量约束值10mSv/a。
2、对公众可能造成的最大辐射剂量
（1）中子和γ穿过屏蔽层后在边界对公众可能造成的较大剂量为0.675μSv/a，比本项目的约束值0.1mSv/a低2个多量级。
（2）由于中子的作用将引起束流隧道中的空气活化。计算结果表明，每年的气载放射性流出物的排放总活度为1.81×1013Bq，主要核素是N-13、C-11、O-15和Ar-41。对公众成人可能受到的最大个人年有效剂量应为2.40×10-3mSv/a；儿童的为2.29×10-3mSv/a，它们比CSNS工程的约束目标值0.1mSv/a约低2个量级。关键途径是空气浸没，关键核素是C-11和N-13。
3、放射性废水来自于设备冷却水的活化。本装置各系统设备冷却水中主要的放射性核素为Be-7和H-3的活度浓度，除准直器和靶站的冷却水系统中的浓度较高外，其余的都很低。设备冷却水是闭路循环，只是在设备检修时需排出（准直器和靶站的冷却水系统的冷却水在检修时也不排放）。排出的水暂时收集于CSNS的容积为15m3的放射性废水收集罐中（该罐还收集冷却水系统每年泄漏的0.5m3废水）。排放采取槽式排放，并有严格的管理措施。排放前对待排放的废水进行取样监测，根据测得的水中放射性浓度值的大小，严格按照国标GB18871－2002第8.6.2条的规定确定出每次和每月的允许排放量，并将它们汇同CSNS的工作和生活废水排向东莞市城市下水管网。
4、在γ射线的作用下，设备房间的空气中会产生O3、NO2等有害气体。计算结果表明，这几种气体排放速率分别是3.58×10-1mg/s、和1.72×10-1mg/s。在有风情况下，地面空气中的最大浓度分别为9.3×10-5mg/m3和4.5×10-5mg/m3；在静（小）风情况下，地面空气中的最大浓度分别为1.3×10-4mg/m3和6.2×10-5mg/m3；皆比国标中规定的一级空气质量标准浓度限值低3个数量级，也就是说臭氧等有害气体的排放不会对环境带来危害。
5、对土壤和地下水的活化比活度低于（或大大低于）国标GB13367-92中给出的低水平固体废弃物的豁免比活度的要求，因而可以说土壤和地下水的活化对环境的影响是很小的。
6、对产生噪声和电磁辐射的设备采取了防护措施，因而噪声和电磁辐射对环境的影响是很微小的。
7、固体放射性废物是检修时更换下来的活化部件、废靶，以及冷却水系统更换下来的废树脂等。对它们的处理方法是送至位于隧道中的储存室暂时储存，储存室面积为5×10m2，大约可以储存30年的废物量。将来送到城市放射性废物库或固体废物处置场进行处置。
8、CSNS装置的事故主要是人员误入正在运行的设备房间和束流隧道造成人员过量照射，以及突然断电的“事故性束流损失”造成的某处瞬时高中子和γ射线的产生。对于前者，本装置有严格和可靠的安全联锁系统来防止此类事故的发生；对于后者，由于本装置的屏蔽设计很保守，而且这种事故只是产生瞬时剂量，因而不会对环境带来影响。
综上所述，CSNS装置无论是正常运行和事故工况都不会对环境带来有害的影响，完全满足国标中规定的要求。
2008年6月17日，国家环保部在广东省东莞市组织召开了CSNS项目环境影响评价专家审评会。评审结果认为：“报告书对建设散裂中子源的必要性、工程的特点及相关的环境影响作了比较清楚和系统的描述；报告书的格式与内容符合国家有关规定的要求，编制依据充分，评价目的明确，对环境影响因子识别和评价描述清楚，内容比较全面，满足本项目环境影响评价的要求；该项目对环境的影响是可以接受的结论可信”。
中国散裂中子源（CSNS）装置是开展前沿学科及高新技术研究的先进大型实验平台。运行时，高能质子轰击重金属钨靶，产生中子、γ射线、μ子和π介子等粒子，同时加速器中会有部分质子束偏离原来的轨道而丢失，这些质子轰击真空盒、磁铁等结构部件也产生高能粒子，如中子、光子、μ子、π介子等。在靶站和加速器中产生的这些粒子的小部分会贯穿屏蔽层，形成空间的杂散辐射。此外，部分粒子会使靶站和加速器的冷却水、空气、周围土壤和地下水活化，从而对周围环境产生影响。但总的来说，散裂中子源对环境的影响远小于核反应堆。
在CSNS建设和运行过程中，将采取如下方案和措施，对环境加以保护。
1、在建设过程中，密切注意防护设施和屏蔽层的施工质量，确保屏蔽层的屏蔽效果。
2、与当地环保部门密切配合，加强环境剂量和放射性的监督检测。
3、为尽量降低CSNS装置运行对环境的影响，在该装置运行之后对“三废”要加强管理，即废气的过滤、废水的排放、固体废物的收集和贮存的管理，以尽量减少放射性物质的排放。
4、不断完善放射性事故应急预案，在CSNS建设和运行过程中的适当时候进行演习。
5、在加速器运行后，将对中子谱仪大厅各处的剂量率进行详细地实地测量，根据监测结果对某些高剂量区域采取局部屏蔽，以降低剂量率，确保在中子大厅中任何地方的剂量率低于2.5μSv/h。
6、设备检修要在停机一定时间后进行，在工作时尽量采用远距离操作，严格控制操作时间，确保检修人员可能受到的剂量低于本项目的剂量约束值。
7、放射性废水排放前进行监测，根据监测结果确定出每次和每月的允许排放量，并得到环保部门批准后再排放。
CSNS辐射剂量对周围环境的影响通过环境辐射剂量监测系统实现，包括空气、水监测和低本底放射性测量等。CSNS环境辐射剂量监测设备分布在东莞市大朗镇CSNS场址边界，常年监测CSNS对周围环境的影响。
采取这些措施后，可以确保中国散裂中子源在辐射方面的安全运行，对周围环境的影响在国家规定的安全范围之内
http://csns.ihep.ac.cn/environment.html
项目建设意义（一）
散裂中子源是体现一个国家的科技水平、经济水平和工业水平等综合实力的大型科学研究装置。CSNS作为发展中国家的第一台散裂中子源，其建成将进入世界四大散裂中子源的行列，提高我国的科学地位。CSNS是开展前沿学科及高新技术研究的先进大型实验平台，能够为我国的多学科创新在国际上占领一席之地提供良好的机遇。中子散射应用在物理、化学、生命科学、材料、纳米等学科领域，有望使我国在如量子调控、蛋白质相互作用、高温超导机理等重要前沿研究方向实现突破。大型质子加速器的相关技术的发展也将为一些重要的应用如质子治癌、加速器驱动的次临界洁净核能源系统（ADS）等打下坚实的基础，储备丰富的工程经验。CSNS的建设不但会对我国工业技术、国防技术的发展起到有力的促进作用，也会带动和提升众多相关产业的技术进步，产生巨大的社会经济效益。建设地址选在广东也有利于我国科技区域布局的进一步合理化，促进我国科学技术与社会经济更加和谐、协调地发展。CSNS在正常运行状况下其科学寿命超过30年，将在今后二、三十年为我国在多学科领域的科技创新做出巨大贡献。
一、科学意义
中子散射是人们了解物质微观结构和运动状态的重要工具之一。中子散射第一次直接测定了反铁磁结构的自然存在，验证了法国科学家奈尔（Louis Neel）反铁磁相互作用的猜想，帮助他荣获1970年诺贝尔物理学奖。磁有序结构的中子衍射测量，加速了磁相互作用理论的完善，推动多体凝聚态理论和实验的发展。传统超导体中电子自能的中子散射能谱，与超导隧道实验结果惊人一致，才使人们最终相信解释常规超导体中超导机理——电声相互作用的BCS理论。美国科学家沙尔（Clifford G. Shull）和加拿大科学家布罗克豪斯（Bertram N. Brockhouse）因开创性的中子散射实验技术荣获1994年诺贝尔物理学奖。年产值几十亿美元的、有“磁王”美誉的第三代稀土永磁材料Nd-Fe-B的晶体结构和磁结构最终由中子散射实验测定。
散裂中子源起步较晚，但发展很快。上世纪九十年代，ISIS的有效中子通量超过了反应堆。利用散裂中子源丰富的短波长中子和飞行时间技术，可以方便快捷地获得高精度结构解释所需的高动量转移数据、原子间相互作用的声子态密度、有机分子中起重要作用的氢键结合能等，产出了一大批高水平的研究成果。液氮温区的高温超导体Y-Ba-Cu-O的结构确定，就是在IPNS上由粉末中子衍射实验最终实现的。在ISIS的中子散射谱仪上，科学家们测量了高温超导材料中整个布里渊区内声子和自旋涨落特征、含氢无机材料氢原子的运动和有机分子中氢键结合特征等，为人们全面认识高温超导机理和氢原子运动规律提供了重要的实验依据。
CSNS预计2016年前后建成，届时将位列世界四大散裂中子源之一。CSNS建成后，将为涉及物质材料的物性和微观结构与动态的众多前沿学科提供一个功能强大的综合性研究平台。科学家将利用CSNS在相关领域内发现和认识新的现象和规律，并在我国已逐步形成的优势领域内实现突破，如高温超导材料和机理、稀土永磁材料、纳米科学和技术、基因和蛋白质工程等。高温超导的形成可能与体系中声子和磁激发密切相关，中子散射正是探测它们的合适工具。通过多方面、多层次的实验，深入了解体系中电荷、自旋、轨道以及晶格之间的相互作用，结合其他测量，有望最终解决高温超导的微观机制，为开发新型高温超导材料提供指导。氢离子（即质子）的带电量与电子相同，质量却在电子与其他重离子之间，因此，它的运动完全不能用目前已有的凝聚态理论来描述。氢键的形成和运动又是生命活动中的关键因素之一。中子散射对氢离子特殊的辨别能力，可以提供令人信服的实验数据，发展能准确描述氢离子运动规律的凝聚态新理论。
本帖最后由 鹤无声 于 2012-2-16 07:38 编辑
项目建设背景（一）
先进的中子源是中子科学研究的基础。自1932年中子被发现以来，能产生高通量中子的中子源一直是科学家不断努力追求的目标。
高通量的中子源包括反应堆和散裂源。核反应堆是一种稳定连续的中子源，在中子科学研究中发挥了巨大的作用。通常使用235U作为核燃料，每次核裂变产生一个有效中子，而释放180MeV的热量。堆芯中如此大量的热量必须及时有效地带出，才能保证反应堆正常运行。正是因为堆芯散热条件的限制，反应堆中子通量在上世纪六、七十年代就达到了饱和。目前，全球公认通量最高的中子散射研究用反应堆是法国的ILL（Grenoble），通量为1.5×1015/cm2/s。
随着科技的进步，相应的研究体系如薄膜、纳米团簇、生物大分子和蛋白质等，尺度分布更大，获得数量在克量级的样品更为困难。因此，小样品的快速、高分辨的中子散射测量迫切需要新一代通量更高、波段更宽的中子源，散裂中子源应运而生。脉冲散裂中子源突破了反应堆中子源的中子通量的上限，正快速地向前发展。
散裂中子源是由加速器提供的高能质子轰击重金属靶而产生中子的大科学装置。通过原子的核内级联和核外级联等复杂的核反应，每个
项目建设背景（二）
世界上正在运行的脉冲式散裂中子源主要有美国的LANSCE、英国的ISIS、美国的SNS和日本的J-PARC/JSNS。计划建设的散裂中子源有中国的CSNS、韩国的PEFP升级计划和印度的ISNS等。SNS和J-PARC的设计束流功率为MW量级，CSNS、PEFP和ISNS设计功率都在百千瓦量级。
http://csns.ihep.ac.cn/pic/SNS.jpg
美国散裂中子源（SNS）
从上世纪八十年代建成一直到2007年，一直是世界上亮度最高的散裂中子源——英国卢瑟福实验室的ISIS利用直线加速器将负氢离子加速到70MeV，通过剥离注入到快循环同步加速器，把质子进一步加速到800MeV后轰击钨靶，产生通量为8×1015/cm2/s的脉冲中子，其脉冲中子通量已高出通量最高的反应堆近一个量级。
http://csns.ihep.ac.cn/pic/ISIS-1.jpg
英国散裂中子源（ISIS）
对于中子散射来说，散裂中子源的脉冲特性使人们可方便地采用飞行时间技术去利用某一波段范围内的全部中子，而不像反应堆通常只选取某一特定波长的中子，因此中子的使用效率提高1～3个量级。
到1990年代，美、日、欧等发达国家开始认识到能提供更高中子通量和更高中子利用效率的散裂中子源在现代科学技术中的重要地位，相继提出建设束流功率为兆瓦(MW)量级的散裂源。它们能产生比反应堆高上百倍的有效中子通量，和第三代同步辐射光源相辅相成，又互相不可替代地为多学科的创新研究提供了强大的研究平台。
http://csns.ihep.ac.cn/pic/sanliefenbutu.JPG
世界范围内的散裂中子源分布图
在美国，以橡树岭国家实验室为主的六大核科学国家实验室携手合作建造了一台第一期设计束流功率为1.4MW的散裂中子源SNS，它提供的中子通量高达1017/cm2/s。其总投资也高达14亿美元。通过七年多的紧张建设，于2006年4月28日，产生出第一束中子。至2007年8月，束流功率达到160kW，超过英国的ISIS。经过一段时间的试运行，至2009年9月18日，束流功率进一步提高到1MW，成为目前世界上首个束流功率达到兆瓦量级的脉冲散裂中子源。通过5台谱仪提供用户的束流时间也在增加，新的谱仪建设和升级计划也正按计划进行。
在日本，日本原子能研究所与高能加速器研究机构合建的工程总投资约18亿美元的强流质子加速器研究联合装置J-PARC已于2009年上半年建成并投入运行。其中一台3GeV的快循环同步加速器（RCS）将提供功率最高可达1MW的质子束流给材料及生命研究装置（MLF，包括日本散裂中子源JSNS和μ子源MUSE）并作为主环的注入器。2009年11月，束流功率达到120kW，12月进一步达到300kW（持续1小时）。目前在正常运行情况下提供约120kW的质子束供MLF使用。
在英国卢瑟福实验室，ISIS正在进行升级改造工程，一方面将质子加速器的束流功率从160kW提升到240kW，另一方面建设第二靶站，第二靶站将从质子加速器提供的每秒50个脉冲中得到10个脉冲，束流功率为48kW，非常适合开展基于长波中子的研究工作。升级改造工程总投资约3亿美元，工程的建设已接近于完工。
高能质子可产生20～40个中子，每产生一个中子释放的热量仅为反应堆的约四分之一（～45 MeV）。从反应堆中子源发展到高通量脉冲散裂中子源，使中子探针的功能变得日益强大。
项目建设背景（三）
散裂中子源靶站技术的发展的主要目标，是提高中子通量和拓宽中子波长范围进行。一般认为，束流功率低于500kW时，水冷片状固体重金属靶是散裂中子源较合适的靶系统方案。为进一步提高中子通量和靶的使用寿命，依据束流功率水平和用户需求，相继提出和应用了扁平形状靶体、整体靶边缘冷却、分离靶概念、缩减靶片间距、降低靶冷却水量以及靶材料抗辐射损伤和腐蚀技术等许多新设计概念和技术。对于更高的束流功率，为解决高功率下靶的冷却和辐射损伤等问题，一般采用液体金属靶，MW级的SNS和J-PARC均采用水银靶方案，PSI发展了液体铅铋靶，靶密度增加可产生更高的中子通量，但铅铋靶比水银靶的技术难度更大。在慢化器设计方面，预慢化器、复合慢化器、不同形状的慢化器概念以及固体甲烷慢化器等已应用于最近的靶站设计中，以求获得更多的长波中子、更高的中子通量和更好的中子脉冲形状。在反射体设计上，边缘冷却方式提高了反射体材料密度进而提高中子通量，不对称式设计可减少铍材料的使用从而降低投资。在靶站维护的设计中更加注重维护的快速、可靠和安全，增加用户的使用时间。
中子散射谱仪也因中子源热中子通量的提高、谱仪硬件和软件的进步而不断地向前发展，从初期的中等波长、中等能量和中等分辨率的谱仪，逐步向使用中子波长更短或更长、能量更高或更低、分辨率更高的方向发展。
早期谱仪大多放置在中子源生物屏蔽体外，距中子源很近。中子导管改变了这一局限，它可以把相当部分中子，特别是长波中子（即冷中子），低损耗地传送到远处，使小角中子散射和中子反射实验变为现实。在中子导管的帮助下，粉末衍射的分辨率得到提高。目前，中子导管不仅为所有新建的散裂中子源广泛采用，也被列入ISIS、LANSCE等已运行的散裂中子源的谱仪升级计划中。中子导管对中子的反射能力也在不断提高，从制造自然镍m=1的导管开始，逐步发展为同位素镍m=1.2。目前广泛使用的为m=2～3的超镜导管。最近，日本科学家成功制备八千余层的多层膜超镜导管，m值高达6.7。中子导管反射能力的提高，内插超镜反射片的超弯导管被制造出来，可使热中子束在短距离内偏离直射束，抛开快中子、g 射线，提高谱仪的信噪比。
大面积的位置灵敏探测器的使用，是散裂中子源谱仪发展的重要标志。IPNS谱仪大多采用传统的气体正比计数器，为了获得合适的分辨率，探测器覆盖面积较小，中子利用率降低。ISIS谱仪率先采用气体或闪烁晶体位置灵敏探测器，不仅大幅度提高了中子使用效率，也大幅度提高了谱仪的分辨能力。SNS、J-PARC和ISIS第二靶站的新设计和建设的谱仪，均采用位置灵敏探测器，CSNS谱仪也不例外。大面积的位置灵敏探测器的使用，也使得谱仪的数据量级数般地增加。散裂源谱仪的数据量至少高出反应堆谱仪四个量级，每个脉冲就可产生108数据。快电子学和数据处理技术得到了长足的发展。经过各谱仪数据采集系统的累加、合并和归一化等处理后，成为用户使用的数据量仍在逐年激增。2000年，ISIS用户数据量为100GB左右，2003年增至550GB，2004年880GB，2005年1200GB，五年之内，增长了十多倍。
在过去的几十年中，不仅中子散射数据采集软件有了快速的发展，中子散射数据分析软件也相应地飞速进步。许多领域都有与之相适应的分析软件。比如，粉末衍射数据处理，不仅有大家常用的各种Rietveld谱形拟合和精修程序，而且针对非晶和液态物质，有相应的原子对分布函数处理程序。当前，纳米材料是人们研究的重点领域，相应的分析纳米材料的衍射数据的全散射实验技术和对分布函数处理方法也逐步被科学家熟悉和应用。这些软件大多采用友好的人机对话界面，极大地方便了用户的使用。
中子散射谱仪和数据分析软件的功能越来越强大，使用越来越方便，使得中子散射应用范围越来越广，用户越来越多。1940年代，中子散射仅在物理学领域尝试使用。今天，它已变为在物理学、化学、生物学、地学、工程材料学甚至考古学等众多领域中广泛使用的研究工具之一。ISIS的用户数也从最初不到300发展到今天超过1500。
综上所述，散裂中子源的有效脉冲中子通量已超过反应堆几个数量级，并正快速地向前发展，成为当前研究用中子源的主流发展方向。发达国家正把建设高性能散裂中子源作为提高科技创新能力的重要举措，散裂中子源正在向更高的束流功率、更高的中子通量和更高的实验技术发展。
项目建设背景（四）
高通量中子源在我国有近半个世纪的发展历程。1958年，我国建成第一座实验性重水反应堆，为我国原子能事业的发展打下了坚实的基础，赢得了国际同行的尊重，也同时也发展了中子散射研究。上世纪八十年代，我国中子散射研究得到快速发展，在中国原子能科学研究院建成了国内唯一的一个初具规模的热中子散射实验室，并建成了曾是亚洲地区唯一的液氢冷却的冷中子源。在这台装置上，通过与国内有关单位合作，在凝聚态物理、材料科学等方面做出了一批具有国际水平的工作，并在不少方面有所创新和突破，近十多年来共完成了200余项研究成果；例如，在声子圆偏振色散关系、高温超导材料中氧原子位置、稀土永磁材料的磁结构等方面做出了出色的工作，结果在Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. B等国际刊物上发表，为我国的热中子散射工作在国际上争得了一席之地。
进入二十一世纪，我国科学研究快速发展，越来越多的研究人员希望利用中子散射深化自己的研究。然而，我国研究用中子源发展相对滞后，高水平中子散射设施缺乏，技术发展缓慢，许多科学家转向国际合作，到国外的中子散射装置上做实验。为适应我国科学研究的发展，增强我国基础科学的原始创新能力，尽快建设我国的散裂中子源和相应的中子散射国家实验室势在必行。
中国原子能研究院正在建设的中国先进研究堆（CARR）已于2010年建成，它将成为亚洲主要的中子散射中心之一。如上所述，由于反应堆中子源的特点，CARR堆上进行的研究工作会有一定的局限。为了增加我国科技的整体竞争能力，在我国建设一台脉冲散裂中子源是十分必要的。散裂中子源与CARR堆两者各具特色，相互补充，共同为我国中子科学的发展贡献力量。例如，CSNS谱仪能同时测量大范围的动量能量变化，方便物质整体性能的表征，而CARR谱仪每次都测量某一特殊的动量能量变化点，适合物质某些特定性质的精确表征；CSNS的衍射谱仪将重点关注高动量转移的衍射数据，而CARR的衍射谱仪更有利于小的动量转移数据的测量；CSNS散射谱仪利用飞行时间相应的中子能量分辨，重点测量多晶态物质中基本元激发及相应的态密度等，而CARR的三轴谱仪利用单色能量的甄别，重点测量单晶物质中各种激发的色散关系等。除中子散射外，CSNS与CARR在其他研究和应用的领域内也各有优势。例如，CSNS有利于基于质子束、μ子和快中子束的各项基础和应用研究以及核废料嬗变研究等；CARR堆则更有利于同位素生产、半导体辐照、中子照相等。
高通量的散裂中子源是当前研究用中子源的主流发展方向，发达国家把它作为提高科技创新能力的重要举措之一，正在积极建设。我国科技水平和经济实力正在迅速提高，也迫切需要自己的散裂中子源这一多学科应用的大型综合性平台，为科学技术和经济建设的可持续发展提供强有力的支持。尽管散裂中子源在我国尚属空白，但部分相关技术在我国有不同程度的储备。高能物理研究所拥有35MeV质子直线加速器的建造和运行经验，可为散裂中子源的质子直线加速器的设计、制造、安装和调试提供经验和借鉴。强流质子加速器组经过5年的奋斗，成功研制了一台能量为3.5MeV的强流质子射频四极（RFQ）加速器，这是我国自主建成的第一台强流RFQ加速器，其束流工作比已达到了6%，主要指标位居世界前列。自上世纪80年代以来，我国的同步加速器技术取得了长足的发展。北京正负电子对撞机BEPC于1988年竣工，束流能量为1.0～2.5 GeV，已成功运行了近20年，现已完成升级改造；1989年，合肥国家同步辐射光源HLS建成出光，能量为800 MeV、平均流强达100～300mA。兰州重离子冷却储存环HIRFL-CSR也在2007年建成并达到验收指标。能量为3.5GeV的第三代同步辐射光源-上海光源SSRF已在2009年建成，并投入运行。上述同步加速器的设计和建造也可为我国散裂中子源的质子同步加速器的建设提供宝贵的经验。散裂中子源的中子散射谱仪通常使用的飞行时间技术，在我国反应堆的部分谱仪上也曾使用，其方法、技术和工艺均可借鉴。
CSNS是我国第一台散裂中子源。建造综合性能位居世界前列的CSNS，设计和技术上必然存在挑战，众多关键技术必须进行预制研究，研究成果也将为国际散裂中子源的发展做出重要贡献。CSNS的建设将广泛调研国际上散裂中子源的建设和运行情况，认真总结经验和教训，尽可能地采用先进和成熟的技术，确保建成后的CSNS达到设计指标。
CSNS将是发展中国家拥有的第一台散裂中子源，其脉冲中子通量将位居世界前列。在加速器、靶站和谱仪等各方面采用了一系列世界先进的设计和技术，束流功率为100kW的CSNS其有效中子通量将与英国卢瑟福实验室的散裂中子源ISIS目前所达到的水平相当，可以满足我国在多学科领域内对中子散射的强劲需求。
对中子散射而言，更高的中子通量在进一步减少实验所要求的最小样品量和缩短测量时间上具有优势。与兆瓦级的美国散裂中子源SNS和日本散裂中子源J-PARC相比，只有极小部分课题如超薄膜、快速反应和快速相变过程等不能在CSNS开展。CSNS设计的最小样品量在毫克量级，最短测量时间在分钟量级，能满足各学科90%以上的中子散射研究需求。
综上所述，投资仅为国际上兆瓦量级散裂中子源百分之十几的CSNS是符合我国国情的、能满足我国科技发展需要的、高性价比的大科学装置。
CSNS工程概况
中子和X射线都是人类探索物质微观结构的有力手段。自1895年X射线被伦琴发现以来，因X射线及其应用领域中的研究而获得的诺贝尔物理学奖就有7项，化学奖有5项，医学奖有2项，X射线的应用覆盖了与人类生活息息相关的各个领域。
查德威克 布罗克豪斯 沙尔
自查德威克1932年发现中子后，中子及中子散射的应用进一步加深了人们对物质微观结构的认识。与X射线不同，中子不带电、具有磁矩、穿透性强，能分辨轻元素、同位素和近邻元素，且有对样品的非破坏性的特点，不仅可探索物质静态微观结构，还能研究其动力学机制。利用中子散射第一次直接测定了反铁磁结构的自然存在，验证了法国科学家奈尔反铁磁相互作用的猜想，帮助他荣获1970年诺贝尔物理学奖。沙尔和布罗克豪斯分别利用中子散射研究磁结晶学及晶格动力学而获得了1994年的诺贝尔物理学奖。目前，中子散射技术在生物、生命、医药等研究领域发挥着X射线无法取代的作用，散裂中子源与同步辐射光源互为补充，已经成为基础科学研究和新材料研发的最重要平台之一。同时，中子散射在磁性凝聚态物理、纳米材料、高强度高性能塑料、蛋白质和生物、高温超导机理、同位素辨识、工业无损深度探伤、污染及废料处理等领域得到了广泛应用。
中国目前拥有4座高性能的X射线源（北京、安徽合肥、台湾新竹和上海），但尚未有高性能的脉冲中子源。而前述领域的高分辨中子散射测量迫切需要通量高、波段宽的中子源，建造一座高性能的脉冲中子源势在必行。
与核反应堆中子源相比，散裂中子源具有许多独特的性能：更高的脉冲通量，丰富的高能短波中子，优越的脉冲时间结构，低本底，且不使用核燃料，只产生极少量活化产物。近年来，随着强流加速器技术的发展，百千瓦到兆瓦级束流功率的散裂中子源成为国际公认的新一代高通量、宽波段、高效安全的中子源。
利用中子散射观察到的含水大分子（溶解酵素蛋白，左图）和蛋白质（肌红蛋白，右图）的结构
CSNS工程概况（二）
进入21世纪，美、日、欧等发达国家认识到能提供更高中子通量和中子利用效率的散裂中子源在现代科学技术中的重要地位，把建设高性能散裂中子源作为提高科技创新能力的重要举措，相继斥巨资建设新一代的散裂中子源。
在美国，总投资14亿美元、设计束流功率为1.4MW的散裂中子源（SNS）已经开始运行。2006年4月28日，SNS产生出第一束中子。其升级工程也同时启动。在日本，总投资约18亿美元的强流质子加速器研究联合装置（J-PARC）已于2009年上半年投入正式运行，其中一台能量为3GeV的快循环同步加速器将提供1MW质子束流用于驱动散裂中子源。在英国，已成功运行20余年的散裂中子源（ISIS）投资约3亿美元升级改造其质子加速器和建设第二靶站。同为发展中国家的韩国和印度，也正在积极筹建束流功率为百千瓦量级的散裂中子源PEFP和ISNS。
束流功率为100kW的中国散裂中子源（CSNS）将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源，并进入世界四大散裂中子源行列，将为国内外科学家提供世界一流的中子科学综合实验装置，其科学寿命超过30年。它与我国即将建成的具有国际先进水平的中国先进研究堆（CARR）将形成互补的局面，共同为我国中子散射用户提供全方位的创新研究服务。
根据国内用户调查，目前已确定的首批用户包括中国科学院下属的9个研究所的70多个研究组以及科学院外22所大学和中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院等研究机构的30多个研究组。除上述基础科学研究和应用基础科学研究方面外，中子散射在工程和工业方面的应用需求也非常大。我国在凝聚态物理、化学、材料、生物科学、聚合物和软物质、地球科学、机械加工工业、核物理、质子成像和医学应用等领域内拥有较强的研究队伍和较好的研究基础，他们都将是CSNS的潜在用户。
CSNS工程概况（三）
本装置建设的主要内容包括：一台80MeV负氢离子直线加速器、一台1.6GeV快循环质子同步加速器、两条束流输运线，一个靶站和3台谱仪及相应的配套设施。CSNS采用较低能量的直线加速器后接快循环同步质子加速器的设计方案。对于束流功率为百千瓦量级的装置，它比全能量直线加速器加储存环组合（如美国的SNS）结构的设计方案造价更低，并且易于升级。CSNS靶站采用有扁平截面的多片厚度不同的钨片叠合而成的靶体，可为中子散射谱仪提供高通量中子束线。CSNS在未来升级计划中将逐步增加中子谱仪的数量，并把加速器的束流功率进一步提高。
CSNS的总体设计指标为：打靶质子束流功率100kW，脉冲重复频率25Hz，每脉冲质子数1.56×1013 （平均流强62.5μA），质子束动能1.6GeV，最高通量每质子、每单位立体角弧度5×10-3。参照国际同类装置的建造及运行经验，CSNS工程竣工的验收标准为所建装置具备所有达到100kW打靶束流功率设计指标所需的设备，并通过初始性能验收测试。验收测试的指标为脉冲质子数达到设计指标的1/10（即1.56×1012），每质子、每单位立体角弧度的中子通量达到设计指标；谱仪验收指标为谱仪探测器中子探测效率大于50%，空间分辨达到2.54×2.54cm2（高通量粉末衍射仪）和0.8×1.0cm2（小角衍射仪，多功能反射仪），时间分辨低于5μs。在高通量粉末衍射仪上收集硅粉末衍射数据，实现寻峰、指标化，完成一个验证实验。参照国际同类装置的建造及运行经验，预计工程在建造竣工后三年内达到总体设计指标。
CSNS是一台大型射线装置，但它产生的辐射的绝大部分是瞬发性的。散裂中子源产生的剩余产物活性低于反应堆中子源的1/1000。通过采取有效的防护措施和严格的安全联锁，可以确保装置在正常运行或设备故障期间，其对环境的影响完全控制在国家标准之内，不会对人员及环境产生影响。
CSNS的概念设计和预制研究历时8年，由中国科学院主持，高能物理研究所和物理研究所的百余名科技人员参加了此项工作，并得到了中国科学院和广东省东莞市的专项预研经费、国家自然科学基金、国家973项目的经费支持。过去三年来，还集中开展了对CSNS的离子源、RFQ、漂移管腔及线圈、直线射频及控制、环射频铁氧体腔、磁铁线圈及电源、陶瓷真空盒、中子导管等20多项关键技术样机研发和靶体材料的实验研究。CSNS项目总体设计方案经过不断优化，在国内外专家的多次论证和评审后，得到了一致肯定。来自德国、英国、美国、日本的专家在呈交中国科学院院长的评议结论中写道：“从目前中国的用户需求、加速器、靶站和谱仪建设水平综合考虑，现有的1.6GeV、25Hz、100kW的CSNS的设计是一个聪明的选择！CSNS的建成，将使中国拥有世界一流的中子科学综合实验装置，以确保中国在中子科学领域内的先进地位。”
CSNS工程概况（四）
CSNS项目建设周期为6.5年，其中5年时间完成硬件加工制造和调试并出束，1.5年完成项目验收。总投资估算为14亿元。
CSNS装置将建在广东省东莞市大朗镇，广东省人民政府首期将提供400亩装置用地和松山湖科技产业园区33亩生活用地及七通一平条件，同时广东省人民政府（包括东莞市）在项目建设期间共为中国散裂中子源项目及广东东莞散裂中子源国家实验室提供配套建设资金5亿元，由中国科学院负责承建。广东提供的5亿元经费用于CSNS配套设施、广东东莞散裂中子源国家实验室基础设施建设及人才引进等。CSNS选址在广东省，将充分利用广东省的经济优势，形成南北均衡的科研布局，提高南方各省在大科学装置上开展基础科学研究和工业研发的水平，进一步带动整个南方经济的发展。
项目法人单位中国科学院高能物理研究所具有建设大科学装置的丰富经验，成功建造了北京正负电子对撞机和我国第一台35MeV质子加速器，拥有一支可承担加速器理论设计、机械设计、设备安装、调试和运行的高素质的科研技术队伍，并在探测器等领域拥有国内一流的技术储备。共建单位中国科学院物理所已在中子散射的应用领域从事研究20余年，是国内中子散射重要的研究基地，积累了丰富的中子散射和以及相关的中子物理的知识和经验；靶站建设方面，中国科学院物理所还有一支由该领域老中青科学家组成的精干的队伍，通过前期预研工作，在靶站的关键技术方面取得了一系列重要成果。除此之外，CSNS项目还与国内其他相关研究单位和大学采取强强联合、优势互补的合作战略，已经有中国原子能科学研究院、中国科学院兰州近代物理研究所等多家单位加入到了合作行列，共同为CSNS项目的成功建设贡献力量。
装置建成后，为更好地实现开放和共享，年度运行计划将在充分听取科技委员会和用户委员会意见的基础上审定，并由理事会监督执行。随着国家实验室的设立，基于装置的多学科研究中心和广泛用户群体，CSNS能够跟踪国际散裂中子应用领域最新实验方法和成果，自主研发，创新超越，充分利用装置的高性能和可升级性，为人类科学事业和社会进步做出贡献。
可以预见，CSNS装置的建成及运行必将对南方各省、全国以及东南亚地区产生长期、巨大的科学影响及社会、经济效益。
目建设意二、技术先进性
散裂中子源是一种先进的大型科学装置，为众多学科前沿领域的研究提供了一种不可替代的研究工具。它所提供的中子散射技术，是多学科研究中探测物质微观结构和原子运动的强有力的手段。它与同步辐射互补，又具有独特和不可替代的作用。其先进性与优越性表现在：
1、具有宽广的波长范围：从零点几埃到亚微米范围内连续可调。是度量原子、分子和原子分子团簇间距离从埃到纳米范围内的凝聚态物质微观结构最适合的标尺。
2、有合适的能量覆盖：热中子的能量从微电子伏特到电子伏特，与凝聚态物质中的大部分动态过程的能量相当，适合研究物质中各种不同的相互作用和动态过程。
3、能精确确定轻原子的位置：中子散射长度与原子序数之间没有明显的函数关系，随着原子序数增加，中子散射长度或增或减，或正或负。轻原子的中子散射长度达到和重原子同量级，便于轻原子的辨认。
4、能区分同位素：原子核内中子数的变化可以极大地影响其对中子的散射。最具代表性的是氕（1H）、氘（2H）同位素衬度法研究储氢材料和富含氢原子的生物与有机材料。
5、存在磁散射：是研究磁性微观对称性和磁矩运动最直接的工具。
6、高动量转移（Q值）的散射强度明显：有利于研究物质中原子周围局部的细微变化和复合材料的结构特征。
7、具有高穿透性：对工业上常用的钢铁和铝的穿透深度约为7 mm和65 mm。易于开展工业大部件和极端条件下物质结构和动态的研究。
8、拥有非破坏性：应用热中子散射，不破坏生物样品的活性，特别有利于研究生物活性体系。
自1936年成功地进行了首次中子衍射实验以来，中子散射已广泛地应用到物理、化学、材料、生物、地质、能源、医疗卫生和环境保护等众多研究领域。当前，同步辐射和中子散射等不同类型的大科学装置极大提高了人类探索微观世界的能力。同步辐射产生的高亮度X射线，主要与原子外围的电子云发生相互作用，从而探知物质的微观信息；而中子是电中性的，它与电子云基本不发生相互作用，而主要与物质中的原子核相互作用。因此，作为探知微观结构的两种主要的探针，同步辐射和中子散射看到的正好是物质的两个不同的方面。这种优势互补，已经被许多学科用来准确地研究物质中原子的位置、排列、运动和相互作用等。
中子散射通常需要高通量的中子源。能提供高通量中子束的中子源主要有两类：反应堆和散裂源。反应堆是一种稳定连续的中子源，在中子散射研究领域中发挥了巨大的作用。其中子通量由反应堆的功率决定。因为堆芯散热条件的限制，反应堆中子通量达到了饱和。随着科学的发展，薄膜、纳米团簇、生物大分子和蛋白质等相应的研究体系尺度分布更大，很难获得数量在克量级的样品。这些小样品的快速、高分辨的中子散射测量迫切需要新一代通量更高、波段更宽的中子源。散裂中子源恰能提供通量高于反应堆几个量级的脉冲中子，并有进一步提高的潜力。加速器驱动的散裂中子源具有以下优点：
1、高脉冲中子通量：有效脉冲中子通量可比反应堆高几个量级。
2、丰富的高能短波中子：中子慢化器中释放的超热中子与反应堆相比高出1～3个数量级，为高动量和高能量转移的中子散射提供了保证。
3、优越的脉冲时间结构：短脉冲散裂中子源的脉冲宽度在微秒量级，相临脉冲的时间间隔在毫秒量级。中子谱仪可方便地采用飞行时间技术，大幅度地提高了热中子的利用效率。
4、低热功率：现代散裂中子源的束流功率从百千瓦到兆瓦不等，但均远小于反应堆的十至几十兆瓦。散裂源每产生一个中子释放约45 MeV的热量，而反应堆则需释放180 MeV的热量。
5、低本底：仅在脉冲产生时存在快中子本底，大幅度地提高了中子散射数据的信噪比。
6、不使用核燃料：散裂中子源是通过加速器加速质子轰击重金属靶产生中子，不需要核燃料，没有核临界问题。
7、活化产物少：与反应堆相比，散裂中子源产生的活化产物数量少三到四个量级。
因此，散裂中子源被公认为继反应堆之后新一代的高通量、宽波段、高效安全的中子源
义（二） 三、战略意义
CSNS项目不仅面向世界科学前沿，有力地提升我国基础研究和高技术的水平，同时促进我国在能源、国防、工业等领域的应用研究和先进技术的发展。
深海储存有大量甲烷等可燃的有机小分子水合物，即所谓可燃冰，是一种有待开发的一种新型能源。我国已在南海发现可燃冰发育区，可燃冰的开发利用可能成为我国一种新型清洁能源。根据国家发改委近期发表的一份题为《中国石油替代能源发展概述》的研究报告，中国在未来10年将投入8亿元用于可燃冰的勘探研究。CSNS高压下的中子衍射技术可用来研究可燃气体甲烷水合物的形成机制和稳定条件，其研究成果将为安全、高效地开采和利用可燃冰提供科学依据。
我国正在采取积极姿态发展核能，开展加速器驱动洁净核能系统（ADS）的研究对于我国未来裂变核能的可持续发展开辟了创新的技术路线，它可以有效解决我国核能发展中核燃料不足和核废物处理的瓶颈问题。在国家“973计划”的支持下，我国已经开展了ADS的基础研究。散裂中子源项目与ADS在加速器与靶技术方面相通，可视为ADS技术开发的一个发展阶段。因此，散裂中子源项目的建设，必将有力促进ADS核心技术的发展，提高系统集成的能力。
通过散裂中子源项目发展起来的质子加速器，其质子束还可用于航天器件辐照效应的地面模拟试验研究，包括材料的辐照损伤与电子器件的单粒子反转效应等，其研究成果对于提高航天器件的寿命与可靠性有重要意义。在核禁试的条件下，核爆模拟是继续提高我国国防科研水平的一个重要手段。核爆模拟的流体力学实验采用的质子照相技术需要大流强、高能量、短脉冲的质子加速器，而散裂中子源的建设，将为质子照相加速器的未来发展奠定技术基础，也可利用散裂中子源提供的质子束开展质子照相技术的基础研究。散裂中子源所提供的高通量快中子束可开展核数据测量方面的研究，这对发展我国的新型核能技术和国防科研都是非常重要的。散裂中子源的高功率质子束也可以用来产生通量很高的μ子束，它在凝聚态物理、化学、粒子物理、μ子催化熔合、生物物理、非损探伤和氢能源等研究领域都有很广泛的应用。
高效的CSNS小角散射技术可为石化工业提供高水平的服务，如甄别原油成色和成分，研究燃油中添加剂的结合形态和效率等。利用中子散射对工程材料和部件缺陷及应力的深度检测，可为工程部件确定可靠的使用期限，确保安全生产。还可用来研究焊接部件的应力分布和产生规律、深冲板材的多相分布与性能、电镀高密度材料的结构、材料制备过程与工艺控制等。散裂中子源提供的中子具有很强的穿透性，中子照相技术在工业中有广泛的应用，它能弥补X射线照相和γ射线照相的不足之处，现在已经成为一种新的无损检验方法，可用于检验飞机、航天飞机、火箭导弹等的各种零部件的结构和加工质量，也可以用来检验反应堆部件缺陷，还可以用于考古和文物鉴定。中子散射还特别适用于在高温、高压、高速运动、强辐射等极端条件下对工件的检验。
虽然通过国际合作，我国研究人员有机会利用国外散裂中子源装置开展一些实验研究。但在实际上，国外实验室所能安排给我国的机时十分有限，既难以保证机时的总量需求，也难以保证机时安排的及时需求，使我国丧失在一些重大前沿领域获得突破的领先机会。而更重要的是，一些涉及国家安全、国防研究等方面的课题，则根本不可能到国外去开展合作研究，必须自己拥有必要的研究装置。对此，我国研究人员深有体会。例如，当SARS在我国流行时，正是利用我国自己的同步辐射装置，使我国研究人员能够及时开展SARS病毒蛋白酶结构研究，并取得突破性进展，为研制防治SARS 的药物提供了良好的基础。同样，当我国建成散裂中子源后，类似这样的病毒生化研究及其他涉及国家安全、国防项目的研究，将能获得及时和充分的束流时间，确保满足国家战略需求。
贯彻以人为本的社会发展理念，需要不断提高国民健康水平。散裂中子源产生的质子和中子可用于肿瘤的放射性治疗研究。质子治疗是利用加速器提供的质子束流照射并最终杀死肿瘤细胞的一种先进治疗手段，已经在一些发达国家得到应用。世界上质子治疗装置共治疗了5万名癌症患者，治疗有效率达到95% 以上。我国目前仅在山东淄博万杰医院有一台从国外引进的质子治疗装置，由于没有掌握核心技术，运行状态并不理想，效率较低。自主研制先进医疗设备对于降低治疗费用、扩大受益群体有重要的意义。利用散裂中子源少量束流开展质子治癌研究，并将发展起来的装置建造技术转移到医疗高科技企业，在医院逐步推广质子临床治疗，使国民健康服务达到国际先进水平。这种新的方法也适用于治疗鼻咽癌，因此广东省可能首先受益于这种先进技术的开发与推广。
四、社会效益
CSNS装置作为一个大型科学工程，其建设需要采用一系列高新技术，涉及范围也较广。CSNS采取立足国内，自主创新的指导思想，通过科研单位与企业合作攻关的方式，最大限度地在国内开发出项目建设所需高新技术产品，从而达到既节省项目经费、又提升国内相关产业技术水平的双赢局面。
CSNS质子加速器的建造涉及高功率微波、高功率电源、脉冲电源、磁铁、高真空、电子学、计算机控制、辐射防护、精密加工、精密测量、新型工艺等多项高技术领域，许多技术需要在国内研发。目前一些开发工作已经开始，国内一些企业、科研院校以及一些高科技公司正在与本项目合作，利用本项目科技人员的创新思想以及在国际交流中获得的最新先进技术经验与资料，为本项目研发关键技术，这些开发促进了技术进步，增强了企业的竞争能力，增加了企业的国际知名度，也为企业培训了高技术人才。譬如，我国航天精密加工企业在RFQ加速器的加工中，遇到了前所未有的高精度加工难题，经过老专家带青年骨干，群策群力，发展了高精度加工与精密测量方法，借此机会提高企业了的水平，为以后我国更先进的航天器件的发展增添了后劲。又如，我国高科技企业通过与本项目科技人员密切合作，为本项目磁铁开发出了水冷铝绞线，质量达到国际先进水平，企业开发出具有自主知识产权的高新技术产品，不仅将降低本项目的造价，国外项目也表示希望使用中国的产品，为企业争得了国际声誉和国际市场。
CSNS将建在广东省东莞市，这样的大科学装置首次在我国南方经济强省建设，对于落实全国科技大会精神和贯彻国家中长期科技发展规划、转变经济发展模式、实施科教兴国的战略目标起到很好的示范作用。有利于促进广东省经济、科技同步发展，增强我国南方地区的科技创新能力，建设华南科技创新高地，同时也能提高与东南沿海国家与地区科技交流的水平与能力。另一方面，本项目建在广东，有利于优化科研设施在全国的布局，增加我国南方省份的科研基础设施。
作为多学科公共平台的大型科研装置，CSNS为多学科间的相互渗透、相互交叉和融合创造条件。CSNS的性能优越，首批建设的谱仪居国际先进水平，可容纳几百名来自不同部门和单位、从事不同的学科和领域的研究的科学家和工程师使用中子源开展工作。建成后，在谱仪上每年研究人员的容量可以达到上千人。这些使用 CSNS的科学家和工程师之间的特定紧密关系，使得相互之间的交流、启发和影响异常的便利。CSNS作为一个大型研究中心，可以为实现小学科之间、相邻学科之间、大学科之间乃至远离学科之间的相互渗透、相互交叉和融合，从而萌发新思想、产生新方法、开辟新领域和建立新学科创造一个环境，提供一个机遇，产生一种可能，期望 CSNS的建设和高效运行将促进我国科学技术进步的飞跃。
目前广东省核电发展迅速，CSNS作为一个先进核技术装置，对于广东核科技自主创新能力的提高有积极的作用。中国科学院与中国广东核电集团有限公司共同签署科技合作框架协议，根据“协议”，今后双方将建立长期战略合作关系，以共同推进我国核能先进技术和核物理等领域科技创新事业的发展。按照国家建立“以企业为主体、市场为导向、产学研结合”的自主创新体系要求，中国科学院将以产权合作的方式参与中国广东核电集团有限公司科研机构的建设，为其核电技术的开发和应用提供技术支持，在核能先进技术的核心能力建设、燃料后处理技术路线、研究课题组织体系、技术创新体系、核电发展前景等方面提供技术咨询、人才培养和技术支持。利用中国科学院的科技优势，包括散裂中子源项目的建设，为广东核电事业长期发展与技术进步开拓道路。
CSNS在当地的建设、运行、使用中，需要大批掌握世界前沿科技的人才，广东省核电发展也需要大批核科技人才。因此，本项目不仅在前期要从北京等地吸引一些科学家和高技术人才，更应重视当地人才的培养。现在中国科学院已经与广东的几所大学联系，计划合作培养研究生。广东方面的专家教授、研究生也已经参加散裂中子源的国内国际学术会议以及用户培训班，中科院与当地大学的合作势头良好。可以相信，在不久的将来，广东省的核科技人才队伍、前沿交叉学科的人才队伍会因为CSNS落户广东而快速发展壮大，为项目建设与运行、科学前沿研究、先进科技向应用领域的转化做出重要贡献。
建设方案
性能指标
CSNS装置建设包括强流质子直线加速器、快循环同步加速器、靶站、中子谱仪等设施和科学实验测试系统，以及相应的辅助设施和土建工程等。建成后将与英国、美国、日本的散裂中子源相并列，成为世界四大主要脉冲散裂中子源科学中心之一，并且将是发展中国家第一台散裂中子源。
CSNS的总体设计指标如下:
打靶质子束流功率：100kW，
脉冲重复频率：25Hz，
每脉冲质子数：1.56×1013，
质子束动能：1.6GeV，
最高中子效率：每个质子、每单位立体角弧度5×10-3，
三台谱仪：分别为高通量粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪。
参照国际同类装置的建造及运行经验，预计自工程建造竣工后三年内达到总体设计指标。总体技术指标如下表所示：
束流功率
(kW)
脉冲重复频率
(Hz)
平均流强
(μA)
束流能量
(GeV)
最高中子效率
(n/proton/sr)
谱仪数目
100
25
63
1.6
5×10-3
3
CSNS的总体技术指标
总体技术方案
为达到100kW的束流功率，CSNS采用较低能量的直线加速器加快循环同步加速器设计方案。对束流功率为百千瓦量级的装置，它比全能量直线加速器加储存环组合（如美国的SNS）结构的设计方案造价更低，并且易于升级。
CSNS的方案设计吸取了当前国际上加速器、靶站和谱仪技术的最新成果，其指标具有国际先进性，将在世界上占有重要地位。CSNS设计有效脉冲中子通量达2.0×1016/cm2/s，超过目前世界上运行的英国的ISIS（0.8×1016/cm2/s）和美国的LANSCE（5.0×1015/cm2/s），约为美、日新一代兆瓦级散裂中子源设计指标的1/5。脉冲重复频率选择为25Hz，可大幅提高有效长波中子通量和每个脉冲内的中子利用效率（对于大多数中子谱仪，100kW/25Hz中子源的有效脉冲中子通量和200kW/50Hz的相当），有利于生物、化学大分子和分子团簇的研究；首批所选择的3台谱仪，包括高通量粉末衍射仪、小角散射仪和多功能反射仪，能够满足大部分生命科学、材料科学、纳米科学、物理学、化学等多学科领域前沿发展对散裂中子源的不同需求。为了使这台装置长时间保持在国际上的先进地位，满足日益增长的多学科用户的研究和应用的需求，装置的设计保留未来进一步提升束流功率和增加谱仪数量的余地，谱仪台数最多可增加到18台。
参照国际散裂中子源惯例，CSNS工程竣工的验收标准为所建装置具备所有达到100kW打靶束流功率设计指标所需的设备，并通过初始性能验收测试。验收测试的指标为脉冲质子数达到设计指标的1/10（即1.56×1012），且每单位质子的中子通量达到设计指标，即每个质子、每单位立体角弧度5×10-3；谱仪验收指标包括：谱仪探测器中子探测效率大于50%，空间分辨达到2.54×2.54cm2（高通量粉末衍射仪）和0.8×1.0cm2（小角衍射仪和多功能反射仪），时间分辨低于5μs；并在高通量粉末衍射仪上收集硅粉末衍射数据，实现寻峰、指标化。
建设内容
根据CSNS系统构成，装置建设的主要内容包括：一台H-直线加速器、一台快循环同步加速器、一个靶站和3台谱仪。与这些主要装置配套，还需建设装置建筑物、供水、供电、空调、辐射防护设施等。
下图给出了CSNS系统构成示意图。其中，离子源（IS）产生的负氢离子（H-）束流，通过射频四极加速器（RFQ）聚束和加速后，由漂移管直线加速器（DTL）把束流能量进一步提高，负氢离子经剥离注入到一台快循环同步加速器（RCS）中，把束流加速到最后能量1.6GeV。从环引出的功率为100kW质子束流经传输线打向钨靶，在靶上产生的散裂中子经慢化，再通过中子导管引向谱仪，供用户开展实验研究。
CSNS系统构成示意图
在80MeV直线加速器之后预留一段空间，以备束流功率升级时，增加直线加速器长度将其能量提高到130MeV。同时，快循环同步加速器和靶站具有升级到500kW束流功率的能力。
CSNS装置建设及远期规划如下图所示；其中，综合办公楼和综合服务楼等均为广东配套的园区规划建筑。
CSNS规划效果示意图
中国散裂中子源工程
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本届展会共有482家公司参展，其中包括来自25个国家和地区的123家海外厂商和品牌，展会四天展期共吸引了来自世界各地的31037位观众，其中港澳台及海外观众为2146位，占观众总人数的6.9%，他们分别来自81个海外国家及地区 在此之前完全不知道散裂中子源！学习一下 :o这么高级 都不太看得懂的说 佩服楼主及鹤版主
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