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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。
   

 
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